细胞衰老与趋化因子信号在肝脏再生中的作用：来自单细胞RNA测序的见解

《European Journal of Medical Research》：Cellular senescence and chemokine signaling in liver regeneration: insights from single-cell RNA sequencing

　　

摘要

部分肝切除（PHx）后的肝脏再生是一个复杂的过程。虽然细胞衰老和趋化因子信号传导已被认为与组织修复有关，但它们在肝脏再生中的细胞类型特异性作用仍不甚明了。我们分析了在PHx诱导的小鼠肝脏再生模型中第0天和第7天的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据。通过单样本基因集富集分析（ssGSEA）评估了与衰老相关的基因富集情况，而功能差异则通过基因集富集分析（GSEA）和伪时间轨迹分析进行评估。使用CellChat框架推断细胞间的通讯。为了验证计算结果，我们对野生型（WT）和CCL3敲除（CCL3?/?）小鼠进行了体内实验，这些小鼠接受了70%的PHx处理，随后进行了RT-qPCR、Western blot、免疫组化（IHC）和血清生化检测。在肝脏再生过程中，内皮细胞表现出最明显的与衰老相关的基因表达变化。功能富集分析显示在第7天时趋化因子和NF-κB信号通路被激活，而伪时间分析表明内皮细胞处于动态状态转变中。细胞间通讯分析强调了肝窦状内皮细胞（LSECs）和库普弗细胞（KCs）之间的显著增强的相互作用，这种相互作用主要由CCL信号通路介导。在各种配体中，CCL3在内皮细胞中显著上调，其受体CCR5在库普弗细胞中升高，并且第7天时库普弗细胞的比例增加。体内验证证实，PHx后内皮细胞中的CCL3表达显著增加。从功能上看，CCL3缺乏会加速肝脏再生，这表现为肝体重比增加、血清ALT/AST水平降低以及肝细胞增殖标志物（Ki-67和PCNA）上升。我们的研究确定了CCL3是一种关键的内皮源性趋化因子，在肝脏再生过程中介导内皮细胞与库普弗细胞之间的相互作用。CCL3缺乏可以促进肝细胞增殖并加速肝脏再生，表明调节CCL3–CCR5轴可能是一种改善肝脏再生的新治疗方法。