“哺乳期诱导的巨噬细胞（liMacs）”的最新研究

巨噬细胞是一种位于组织内的白血球，源自单核细胞，而单核细胞又来源于骨髓中的前体细胞。巨噬细胞和单核细胞皆为吞噬细胞，在脊椎动物体内参与非特异性防卫（先天性免疫）和特异性防卫（细胞免疫）。它们的主要功能是以固定细胞或游离细胞的形式对细胞残片及病原体进行噬菌作用（即吞噬以及消化），并激活淋巴球或其他免疫细胞，令其对病原体作出反应。巨噬细胞属免疫细胞，有多种功能，是研究细胞吞噬、细胞免疫和分子免疫学的重要对象。巨噬细胞容易获得，便于培养，并可进行纯化。巨噬细胞属不繁殖细胞群，在条件适宜下可生活2-3周，多用做原代培养，难以长期生存。

巨噬细胞参与免疫防御、器官生成和组织稳态的维持，就小鼠乳腺而言，巨噬细胞支持青春期的导管发育、发情期的上皮细胞重塑、妊娠期的乳腺泡扩张和哺乳期后的退化，但是否与泌乳功能有关，目前还不完全清楚【1-3】。人们普遍认为婴儿刚出生时的免疫力部分依赖于母乳中的免疫球蛋白，然而，研究发现母乳中也含有母体白细胞，尽管对其中的淋巴细胞了解的越来越多【4, 5】，但对母乳中的髓系细胞的起源、特性和转运等的了解仍然不足。

近日，来自瑞士苏黎世大学的Melanie Greter?团队在Nature Immunology杂志上发表了文章 Lactation-associated macrophages exist in murine mammary tissue and human milk，他们通过对小鼠乳腺巨噬细胞进行分析，确定了哺乳期出现的特定巨噬细胞群的起源和对细胞因子的依赖性，并确定了其在人乳中的对应物。

为了了解巨噬细胞在泌乳中的功能，研究人员首先通过流式细胞分析对小鼠哺乳期乳腺中的髓系细胞和非哺乳期对照进行表征和比较，将一群以前研究中被称为导管巨噬细胞的细胞重新定义为“哺乳期诱导的巨噬细胞（liMacs）”，在哺乳期最为丰富，而几乎不存在于妊娠晚期和未育雌鼠中，相对于其他巨噬细胞，scRNA-seq显示liMacs表现出独特的转录特征，与吞噬、炎症反应和对LPS的反应有关的基因等明显上调。为了确认这群细胞的起源，作者用tdTomato标记单核细胞，并观察到哺乳期乳腺中大约35%和50%的F4/80lo和F4/80hi巨噬细胞，同时还有75%的liMacs被tdTomato标记，表明liMacs主要来自单核细胞。已知酪氨酸激酶细胞表面受体CSF-1R对大多数巨噬细胞群体的发育和维持至关重要【6】，为了测试这一信号是否也调控liMac，作者构建了CD11c+细胞特异性敲除Csf1r的小鼠，这种小鼠哺乳期乳腺中几乎完全没有liMacs，但不影响F4/80lo和F4/80hi巨噬细胞，提示CSF-1R在liMacs的发育中起作用。

那么特定在哺乳期才出现的liMacs有什么功能呢？首先，作者观察到CD11c+细胞特异性敲除Csf1r母鼠和对照母鼠的乳腺大小和数量相当，幼崽的体重增长和健康状况相当，对乳汁的蛋白组学分析表明表达最丰富的50种蛋白及免疫球蛋白含量没有明显差异。基于前面的scRNA-seq结果，作者评估了liMacs的吞噬能力，将乳腺巨噬细胞暴露于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等微生物，liMacs相较于其他巨噬细胞而言，吞噬大肠杆菌的能力明显增强，但后者没有明显差异。为了进一步探究其作用，作者构建了一个由LPS诱导的急性乳腺炎模型，流式细胞检测显示Ly6G+中性粒细胞的频率和总细胞数都有所增加，在注射LPS前通过CSF-1抗体处理耗尽liMacs，与未处理的相比，中性粒细胞浸润明显减少，说明虽然liMacs不影响乳腺组织重塑，但会进入乳汁对微生物刺激作出反应，并招募先天免疫细胞。

图1. LiMacs有助于微生物刺激条件下中性粒细胞的募集。

之前的工作已经对人乳中的但和巨噬细胞进行了scRNA-seq分析【5, 7】，能否找到小鼠liMacs的对应物呢？在巨噬细胞中，作者观察到三个类群，将liMacs转录组与人乳巨噬细胞的比较表明，许多liMacs标志性基因，包括HEXB、CXCL16、CLEC7A、LPCAT2或MS4A7，也在人巨噬细胞的一个或全部三个亚群中表达，表明在不同物种间存在部分保守的泌乳相关巨噬细胞谱。小鼠哺乳期乳腺巨噬细胞和三个人乳巨噬细胞亚群之间的相似性评分分析表明，liMacs和小鼠F4/80lo巨噬细胞主要与人乳巨噬细胞的Mac 2亚群相似，而小鼠F4/80hi巨噬细胞与Mac 1和Mac 2相匹配。

总之，这项工作从表型和转录水平上描述了哺乳期在乳腺中出现并外渗到乳汁中的小鼠巨噬细胞群，并进一步确定了人乳中相对应的巨噬细胞亚群，这些数据将有助于研究哺乳期巨噬细胞对母亲和婴儿在健康和疾病方面的影响。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41590-023-01530-0

参考文献：

1. Ingman, V. W., Wyckoff, J., Gouon-Evans, V., Condeelis, J. & Pollard, J. W. Macrophages promote collagen fibrillogenesis around terminal end buds of the developing mammary gland. Dev. Dyn. 235, 3222–3229 (2006).

2. Dawson, C. A. et al. Tissue-resident ductal macrophages survey the mammary epithelium and facilitate tissue remodelling. Nat. Cell Biol. 22, 546–558 (2020).

3. Gouon-Evans, V., Rothenberg, M. E. & Pollard, J. W. Postnatal mammary gland development requires macrophages and eosinophils. Development 127, 2269–2282 (2000).

4. Zhou, L. et al. Two independent pathways of maternal cell transmission to offspring: through placenta during pregnancy and by breast-feeding after birth. Immunology 101, 570–580 (2000).

5. Trend, S. et al. Leukocyte populations in human preterm and term breast milk identified by multicolour flow cytometry. PLoS ONE 10, e0135580 (2015).

6. Erblich, B., Zhu, L., Etgen, A. M., Dobrenis, K. & Pollard, J. W. Absence of colony stimulation factor-1 receptor results in loss of microglia, disrupted brain development and olfactory deficits. PLoS ONE 6, e26317 (2011).

7. Nyquist, S. K. et al. Cellular and transcriptional diversity over the course of human lactation. Proc. Natl Acad. Sci. USA 119, e2121720119 (2022).