《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：Dynamic crosstalk between Tspan4+ macrophage subsets and MSCs via migrasomes orchestrates fracture repair
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本研究首次系統(tǒng)闡明了骨折愈合過程中Tspan4+巨噬細(xì)胞亞群（Tspan4+Lyve1+與Tspan4+Mpeg1+）的時空動態(tài)變化及其通過遷移體（migrasomes）介導(dǎo)IL-1β/IL-1R1-AMPK信號軸調(diào)控骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）遷移的新機制。該發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞間通訊在骨再生微環(huán)境中的精細(xì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為靶向干預(yù)骨折愈合提供了新策略。
巨噬細(xì)胞亞群在骨折愈合過程中的鑒定與動態(tài)變化
通過分析小鼠骨折模型的單細(xì)胞RNA測序數(shù)據(jù)（GEO編號GSE192630），研究發(fā)現(xiàn)所有巨噬細(xì)胞在骨折愈合過程中均高表達(dá)Tspan4，并可進(jìn)一步分為Tspan4+Lyve1+和Tspan4+Mpeg1+兩個亞群。免疫熒光染色顯示，Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞在骨折后第5天達(dá)到峰值后部分回落，而Tspan4+Lyve1+巨噬細(xì)胞數(shù)量隨愈合進(jìn)程逐漸減少，表明巨噬細(xì)胞亞群在骨折愈合不同階段存在動態(tài)平衡。
Tspan4+Lyve1+/Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞通過Gas6-Axl與IL1b-IL1r1通路與MSCs進(jìn)行細(xì)胞通訊
細(xì)胞互作分析發(fā)現(xiàn)，Tspan4+Lyve1+巨噬細(xì)胞通過Gas6-Axl信號與MSCs交互，而Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞則通過IL1b-IL1r1通路發(fā)揮作用。其中Gas6/Axl信號隨愈合進(jìn)程減弱，IL1b/IL1r1信號逐漸增強。透射電鏡與免疫熒光證實骨折后第7天組織中存在大量遷移體，且IL-1β與遷移體標(biāo)志蛋白（PIGK、CPQ、Tspan4）共定位，提示Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞可能通過遷移體傳遞IL-1β。
Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞來源的遷移體通過IL1b-IL1r1通路調(diào)控MSCs遷移能力
通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染構(gòu)建Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞模型，Western blot驗證其遷移體中IL-1β表達(dá)顯著高于小細(xì)胞外囊泡。劃痕實驗與Transwell實驗表明，100 ng/mL遷移體共培養(yǎng)可顯著增強MSCs的遷移能力。機制上，KEGG通路分析提示IL-1β/IL-1R1信號與AMPK通路關(guān)聯(lián)，Western blot證實遷移體干預(yù)后MSCs的AMPK表達(dá)上調(diào)，而AMPK抑制劑AMPK-IN-3可逆轉(zhuǎn)遷移體促遷移作用。
遷移體通過調(diào)控AMPK表達(dá)促進(jìn)MSCs遷移及骨折愈合
小鼠股骨骨折模型體內(nèi)實驗顯示，局部注射100 μg Tspan4+Mpeg1+巨噬細(xì)胞來源的遷移體可提高骨表面體積比（BS/BV），加速骨折愈合。組織染色顯示遷移體治療組堿性磷酸酶（ALP）陽性細(xì)胞增多、抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）陽性破骨細(xì)胞減少。骨折第10天免疫熒光進(jìn)一步證實遷移體可高效招募CD90+MSCs并促進(jìn)成骨標(biāo)志物RUNX2、BMP-2表達(dá)。
本研究首次揭示Tspan4+巨噬細(xì)胞亞群通過遷移體-IL-1β-AMPK軸調(diào)控MSCs遷移的分子機制，為理解骨再生微環(huán)境中細(xì)胞互作提供了新視角，也為骨折治療策略開發(fā)提供了潛在靶點。
