巨细胞动脉炎（GCA）是一种肉芽肿性血管炎，由血管重塑导致血管狭窄或闭塞引起。这一过程是由表型转化触发的，血管平滑肌细胞（VSMCs）转化为肌成纤维细胞（MFs），肌成纤维细胞迁移到内膜，增殖并产生细胞外基质蛋白，如胶原蛋白-1、胶原蛋白-3 和纤连蛋白，导致内膜增生的形成并导致血管狭窄和闭塞。
VSMC 和 MF 标志物包括收缩蛋白 α-SMA、肌球蛋白重链-11（MYH11）和结蛋白（Desmin）。MYH11 是分化 VSMCs 最具特异性标志物；结蛋白由 VSMCs 表达，但不由成纤维细胞表达。CD90（Thy-1）是一种糖基磷脂酰肌醇锚定的细胞表面蛋白，参与黏着斑、细胞迁移、细胞间和细胞基质相互作用以及 T 细胞活化，它由成纤维细胞和MF表达，但不由VSMC表达。因此，VSMCs具有α-SMA+CD90−desmin+MYH11+表型、Mfs 具有α-SMA+CD90+desmin+MYH11+表型，成纤维细胞具有 α-SMA+/−CD90+desmin−MYH11-表型。
在 GCA 中，血管重塑与血管炎症密切相关。这种重塑主要发生在单核细胞产生内皮素-1（ET-1）和血小板衍生生长因子（PDGF）后，从而促进 VSMCs 分化为 MFs 及其迁移和/或增殖。其他分子也参与其中，包括 MMP9 和 VEGF，前者有助于动脉壁的破坏，后者有助于血管生成，进一步放大血管炎症和重塑。除了在血管重塑过程中的直接作用外，VSMCs 还被证明在干扰素-γ（IFN-γ）的刺激下产生趋化因子（CCL2、CXCL9、CXCL10、CXCL11），从而促进T细胞和单核细胞的募集。然而，虽然 VSMC 和 MF 在 T细胞极化中的作用尚不清楚，但越来越多的证据表明，驻留细胞不仅是炎症反应的靶点，也是损伤组织持续炎症反应的主要原因之一。
基于此，法国勃艮第弗朗什孔德大学医院血管内科、风湿病科、眼科、病理科的工作人员联合西班牙巴塞罗那大学 IDIBAPS 生物实验室在一项研究中，假设 MFs，特别是在血管炎症的背景下被激活时，可能在 GCA 的 T 细胞极化中发挥作用。该研究为 VSMCs 和 MFs 参与 GCA 的发病机制提供了新的证据。具体研究成果发表在Journal of Autoimmunity期刊题为“Neointimal myofibroblasts contribute to maintaining Th1/Tc1 and Th17/Tc17 inflammation in giant cell arteritis”。
首先，来自 GCA 和健康颞动脉的颞动脉活检（TAB）的分析显示，VSMCs 存在于中膜，成纤维细胞在外膜。GCA 动脉的特征在于外膜成纤维细胞数量增加，中膜受损，特别是存在由 MFs 组成的新内膜增生。与 GCA 患者的阳性 TAB 相比，健康 TAB 的免疫染色显示内膜正常或轻度的内膜增生。这些结果表明，在 GCA 患者的阳性 TAB 中观察到的异常是该病理特有的。
与未观察到白细胞（CD45+）的健康动脉不同（图1 A），GCA 动脉壁的三层被 CD45+细胞大量浸润（图1 B）。在 GCA 动脉的新生内膜中，MFs（α-SMA+）和单核细胞（CD45+）密切接触，表明这些细胞之间存在直接相互作用（图1 C）。
在 GCA 动脉中，HLA-DR 抗原主要由 CD45+细胞表达（图1 D、E），但在新生内膜的一些 MFs 中也有较小程度的表达（图1 F）。STAT3 主要在 CD45+白细胞中被磷酸化，但在新生内膜的 MFs 中也有较小程度被磷酸化（图1 G-I）。相比之下，在 GCA 动脉壁中观察到 STAT1 的强烈磷酸化，主要是 CD45+细胞，但也包括中膜中的 VSMCs 和新生内膜中的 MFs（图1 J-L），表明这些细胞中 IFN-γ 通路的强烈激活。值得注意的是，在健康动脉中未观察到 HLA-DR、pSTAT1 和 pSTAT3 的显著表达。总之，数据表明了 IFN-γ/STAT1 通路在 GCA 病理生理中的重要性，并且也影响 VSMCs 和 MFs。
接下来，通过培养健康颞动脉获得与 MF 表型一致的血管细胞。在基础状态下，STAT1 未被磷酸化。当用 IFN-γ 和 TNF-α 培养时，MF 表达位于其细胞核中的磷酸化形式的 STAT1，这表明 IFN-γ 通路的激活，其表型类似于在 GCA 动脉新生内膜中观察到的表型。研究人员为了在体外重现外周血单个核细胞（PBMCs）与单核细胞的接触，进行了 MF 与异体 PBMC 的共培养，使用相同的 IFN-γ 和 TNF-α 刺激MFs 以诱导 STAT1 磷酸化，从而获得接近 GCA 动脉新生内膜中观察到的 MFs 的激活状态。
由于 STAT3 磷酸化可能已被先前的 GC 处理和其他转录因子降低，因此还在随后的实验中探索了 Th17 和 Tc17 细胞。MFs 对T细胞极化的影响如图2。在没有 MFs 的情况下，辅助性T细胞 Th1 和 Th17 百分比非常低，可能是因为没有添加 PMA 和离子霉素。相比之下，MFs 的存在导致 Th1、Th17 以及细胞毒性T细胞 Tc1 和 Tc17 百分比的急剧上升。这种以牺牲 Th2 和 Tc2 细胞为代价的向 Th1/Tc1 和 Th17/Tc17 表型的倾斜导致了 Th1/Th2 比率的强烈偏差，有利于 MFs 存在时 Th1 的免疫应答反应（图2 B）。IFN-γ 和 TNF-α 预先激活 MFs 后，MFs 支持 Th1 和 Tc1 极化的能力进一步增强，从而表明，MF 与 Th1 和 Tc1 之间的相互作用可以在 GCA 期间启动炎症反应的扩增环路。相比之下，用 IFN-γ 和 TNF-α 预处理 MFs 对 T 细胞极化为 Th17 和 Tc17 谱系没有显著影响（图2 C）。
最后，为了确认 MFs 在与 PBMCs 共培养时获得的体外结果，研究人员通过免疫荧光分析了 GCA 患者的 3 个阳性 TABs。结果显示，在整个动脉壁中存在表达 IFN-γ 和/或 IL-17 的 CD3+T淋巴细胞，偏向于 Th1、Tc1 和 Th17、Tc17 表型。值得注意的是，许多 T 淋巴细胞在与 MFs 直接接触的新生内膜中共表达 IL-17 和 IFN-γ，支持这些细胞类型在动脉壁内的直接相互作用。
图3显示了单独培养的 MFs 或用同种异体PBMC共培养的 MFs，在有或没有 IFN-γ 和 TNF-α 预处理的情况下与 Th17 和 Th1 极化有关的基因的 mRNA 表达水平。数据表明，与 PBMCs 共培养可诱导 MFs 强烈活化，导致与 Th17 极化有关的基因（IL6、IL1B、IL23A 和 IL12B ）的 mRNA 表达水平的急剧上升。用 IFN-γ 和 TNF-α 预处理 MFs 诱导 IL6 和 IL1B 的表达相似，但 IL23A、IL12A 和IL12B的表达增加更强（图3 B）。这表明 MFs 对 Th1/Tc1 极化的维持与 MFs 在共培养情况下合成极化细胞因子有关。
总之，该研究结果表明，MFs 不仅参与血管重塑或单核细胞募集，而且还在支持 Th1 和 Th17 极化以及动脉炎症方面发挥作用。此外，由于其对 IFN-y 的敏感性，MFs 可能在维持 Th1 炎症反应中发挥作用，Th1 炎症反应被认为在 GCA 的发病机制中起重要作用。因此，这些细胞本身就应该被视为治疗靶点，该研究还表明，JAK 抑制剂可以抵消它们在 GCA 发病机制中的一些重要功能。
参考文献：Greigert H, Ramon A, Genet C, Cladière C, Gerard C, Cuidad M, Corbera-Bellalta M, Alba-Rovira R, Arnould L, Creuzot-Garcher C, Martin L, Tarris G, Ghesquière T, Ouandji S, Audia S, Cid MC, Bonnotte B, Samson M. Neointimal myofibroblasts contribute to maintaining Th1/Tc1 and Th17/Tc17 inflammation in giant cell arteritis. J Autoimmun. 2024 Jan;142:103151. doi: 10.1016/j.jaut.2023.103151. Epub 2023 Dec 1. PMID: 38039746.
原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38039746/或点击阅读原文
图片来源：所有图片均来源于参考文献
本文旨在分享、交流生物领域研究进展，进入官网naturethink官网或关注“Naturethink”公众号，了解更多相关内容。
点击了解：仿生多细胞动态共培养系统
热门跟贴