心力衰竭已被公認為全球性流行病， 盡管針對終末期心力衰竭患者已有多種治療方案，但心臟移植（HT）仍是目前最有效的治療手段。減輕心肌缺血再灌注（IR）損傷，對于提高心臟移植的成功率、改善患者預后至關重要。在心臟移植過程中，浸潤的中性粒細胞受到多種其他細胞類型的調控與影響，通過過度釋放中性粒細胞胞外陷阱（NETs），進一步加劇心肌IR損傷。盡管如此，中性粒細胞與其他非心肌細胞之間相互作用的精確機制尚不明確。
武漢大學人民醫院夏中元教授團隊在Advanced Science（IF 14.1）上發表了題為“Inhibition of Macrophage ARID3A Alleviates Myocardial Ischemia-Reperfusion Injury After Heart Transplantation by Reducing THBS1/CD47 Signaling-Mediated Neutrophil Extracellular Traps Formation”的研究論文，結果表明THBS1/CD47信號通路是介導M1型巨噬細胞與NETs相關中性粒細胞之間相互作用的關鍵橋梁，4-辛基衣康酸酯（4-OI）有望成為治療心臟移植后心肌缺血再灌注損傷的潛在治療候選藥物。
· 維真助力 - 腺病毒·
基因信息
THBS1：血小板反應蛋白-1
ARID3A：富含AT結構域的相互作用蛋白3A
CD47：整合素相關蛋白CD47
病毒產品及感染細胞
Ad-THBS1、 Ad-ARID3A（THP-1細胞）
Ad-CD47（HL-60細胞）
MOI 50
感染時間 12h
WB證實腺病毒介導基因成功過表達
研究結果
1、M1巨噬細胞通過THBS1/CD47軸誘導NETosis
作者發現心臟移植患者術后血清中MPO-DNA復合物（NETs標志物）水平顯著上升，中性粒細胞更容易被誘導產生NETs，并且NETosis與HT患者心肌IR損傷的發生密切相關；利用小鼠頸部異位心臟移植模型和心肌細胞缺氧復氧（H/R）模型在體內外探究了HT再灌注損傷的病理生理學，發現NETs是心臟移植后心肌IR損傷的關鍵介質，靶向NETs形成是潛在治療方向。為明確產生NETs的中性粒細胞類型，研究團隊對移植心臟的非心肌細胞進行了scRNA-seq分析，DEGs分析確定了9個細胞亞群，并發現Ero1l+中性粒細胞亞群NETs評分最高，定義為“NETs相關中性粒細胞”，與HT后心肌IR損傷誘導的NETs密切相關。進一步的研究表明HT后心肌IR損傷過程中Ero1l+中性粒細胞NETs的形成與M1巨噬細胞密切相關。作者分析了巨噬細胞驅動的配體-受體對，發現THBS1-CD47的差異在M1巨噬細胞亞群和Ero1l+中性粒細胞之間很明顯。免疫共沉淀實驗證表明，與對照組相比，IR組中THBS1和CD47之間的相互作用顯著增加。M1巨噬細胞是HT后THBS1分泌的來源之一，巨噬細胞可以通過產生THBS1介質來誘導中性粒細胞CD47激活和NETs表型，加劇IR損傷。
圖1. M1巨噬細胞通過THBS1/CD47軸誘導NETosis
2、ARID3A在轉錄水平調節M1巨噬細胞中THBS1的表達
作者通過機制研究發現CD47在心肌IR期間通過調節p38 MAPK信號通路的激活來促進NETosis，為探索THBS1在M1巨噬細胞中的調控機制，利用PYSCENIC在單細胞水平上鑒定了在M1巨噬細胞亞群中特異激活的轉錄因子，發現ARID3A是M1巨噬細胞中顯著上調的轉錄因子，并通過雙熒光素酶報告基因測定和染色質免疫沉淀 (ChIP) 分析等證實了ARID3A直接結合HBS1啟動子的P2區域并驅動其轉錄。進一步探討ARID3A在H/R損傷誘導THBS1中的作用，作者使用腺病毒（Ad-ARID3A）在 THP1 細胞中過表達ARID3A，過表達ARID3A的巨噬細胞在H/R上清刺激下THBS1分泌和表達顯著增加；同時，在髓系特異性ARID3A敲除小鼠中表現出減輕的心肌損傷和NETs水平，也證實了ARID3A驅動HT后心肌IR損傷誘導的M1巨噬細胞中THBS1 的轉錄。進一步研究發現ARID3A通過THBS1/CD47信號通路調節HT后NETs的形成和心肌IR損傷。
圖2. ARID3A在轉錄水平調節M1巨噬細胞中THBS1的表達
3、4-OI可以靶向巨噬細胞中的ARID3A發揮治療作用
代謝物衣康酸和衣康酸衍生物已表現出抑制巨噬細胞炎癥反應的優異特性，作者分析了衣康酸衍生物4-OI在HT期間心肌IR損傷中的作用，發現外源性給予4-OI可以通過抑制HT期間M1巨噬細胞極化和NETosis來減輕心肌IR損傷。ARID3A是4-OI的直接靶點，4-OI 呈濃度依賴性抑制H/R上清誘導的巨噬細胞ARID3A表達，同時降低THBS1分泌，表明4-OI可能主要通過ARID3A依賴性機制發揮其心臟保護作用。此外，THP-1細胞中ARID3A的過表達，能通過增加THBS1表達來逆轉4-OI對NETosis的抑制作用。已有證據表明，4-OI可以通過激活核紅細胞2相關因子2 (NRF2) 信號通路發揮心臟保護作用，從而促進巨噬細胞極化并減少炎癥。作者進一步評估了外源4-OI治療是否會在H/R期間誘導 THP-1細胞中NRF2激活，發現ARID3A的過表達逆轉了4-OI對NRF2/HO-1通路的激活。綜上4-OI對心臟保護作用，不僅與限制THBS1/CD47通路的激活有關，還與抗氧化因子NRF2在巨噬細胞中的積累有關。
圖3. 4-OI可能靶向巨噬細胞ARID3A發揮治療作用
小結
本研究證明巨噬細胞ARID3A通過調節THBS1/CD47軸誘導HT后NETs的產生和心肌IR損傷，為4-OI對HT心肌IR損傷的保護作用提供了有力的證據。