作為肺中最豐富的免疫細(xì)胞之一，巨噬細(xì)胞是過敏反應(yīng)的關(guān)鍵參與者。先前的研究表明，IL-9 （白細(xì)胞介素-9）會(huì)影響人類血液?jiǎn)魏思?xì)胞和 AM 的氧化爆發(fā)，但對(duì)于 IL-9 如何影響肺巨噬細(xì)胞的異質(zhì)性以及該功能如何與疾病發(fā)展相關(guān)聯(lián)知之甚少。2022年2月，Science Immunology雜志上發(fā)表了一篇題為“An IL-9-pulmonary macrophage axis defines the allergic lung inflammatory environment”的文章，在這項(xiàng)研究中，研究者發(fā)現(xiàn) IL-9 通過靶向肺巨噬細(xì)胞介導(dǎo)肺中的促過敏活動(dòng)，揭示了IL-9/巨噬細(xì)胞/Arg1 軸作為過敏性氣道炎癥的潛在治療靶點(diǎn)。

研究者先是采用慢性HDM（house dust mite，房塵螨）感染模型，對(duì)WT（野生型）和Il9r^-/-（IL-9受體敲除型）小鼠進(jìn)行比較，Il9r^-/-小鼠表現(xiàn)出比WT小鼠較輕的肺部炎癥，表現(xiàn)為氣道阻力、肺細(xì)胞浸潤(rùn)，總支氣管肺泡灌洗液(BALF)細(xì)胞數(shù)、BALF嗜酸性粒細(xì)胞以及肺嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)量，HDM特異性IgE水平及黏液量均顯著降低。同時(shí)，IL-9R缺乏還會(huì)抑制肥大細(xì)胞的產(chǎn)生，但是T細(xì)胞、B細(xì)胞的數(shù)量或CD4⁺ T細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子IL9和IL13不受影響。通過骨髓(BM)嵌合體實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)WT→ Il9r^-/-和Il9r^-/-→WT嵌合體的整體炎癥均降低，造血細(xì)胞中IL-9R缺失導(dǎo)致的炎癥現(xiàn)象更明顯，說明過敏反應(yīng)期間造血細(xì)胞中IL-9/IL-9R信號(hào)傳導(dǎo)的作用更強(qiáng)。(見圖1)

圖1 缺乏IL-9R可抑制過敏性氣道炎癥

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

通過流式細(xì)胞術(shù)，研究者發(fā)現(xiàn)在過敏性炎癥的發(fā)展過程中，IL9或IL9R的缺失導(dǎo)致AM（alveolar macrophages，肺泡巨噬細(xì)胞）群體更好的維持以及CD11c^-（整合素αX）和CD11c⁺ IM（interstitial macrophages，間質(zhì)巨噬細(xì)胞）群體積累減少，Il9r^-/- BM細(xì)胞成為 IM的傾向降低。還觀察到在PBS處理組中肺細(xì)胞群種IL-9R⁺的細(xì)胞以肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和AM為主；而HDM處理組則以巨噬細(xì)胞為主。研究者通過給小鼠鼻內(nèi)注射IL-9，發(fā)現(xiàn)肺巨噬細(xì)胞減少和肥大細(xì)胞數(shù)量的增加。接著，為了驗(yàn)證 IL-9對(duì)肺巨噬細(xì)胞的特異性，研究者對(duì)WT小鼠注射IL-9或IL-13的阻斷抗體，注射IL-9的小鼠氣道阻力降低，AMs增加，IM抑制，抗IL-13抗體未能改變肺巨噬細(xì)胞群。(見圖2)

圖2 肺巨噬細(xì)胞是過敏性反應(yīng)中關(guān)鍵的IL-9應(yīng)答者

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

    通過對(duì)肺巨噬細(xì)胞和血液?jiǎn)魏思?xì)胞進(jìn)行CITE-seq（轉(zhuǎn)錄組和表位的細(xì)胞索引），得到6 個(gè)血單核細(xì)胞簇，14 個(gè)肺巨噬細(xì)胞簇。為了確定這些簇之間的關(guān)系，研究者使用CCR2⁺（趨化因子(C-C motif)受體2）作為根細(xì)胞類型進(jìn)行偽時(shí)間分析，發(fā)現(xiàn)CD11c^- IMs與血液?jiǎn)魏思?xì)胞的關(guān)系最為密切，而AMs與CD11c^- IMs或血液?jiǎn)魏思?xì)胞的相似性最低。對(duì)從HDM處理小鼠中分離到的肺巨噬細(xì)胞通過細(xì)胞自旋分析形態(tài)，研究者發(fā)現(xiàn)AM和IM在其細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中都顯示出液泡，而AMs顯示出更規(guī)則的圓形或橢圓形細(xì)胞核。通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，研究者發(fā)現(xiàn)肺巨噬細(xì)胞群具有一些共同的轉(zhuǎn)錄譜，但它們的基因表達(dá)模式不同。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)IL9R的缺失導(dǎo)致血液?jiǎn)魏思?xì)胞和肺巨噬細(xì)胞群中基因表達(dá)的改變，IL-9信號(hào)顯著促進(jìn)巨噬細(xì)胞群中趨化因子的表達(dá)。這些數(shù)據(jù)說明肺巨噬細(xì)胞不僅充當(dāng)IL-9應(yīng)答者，而且可能參與IL-9 依賴性過敏反應(yīng)。（見圖3）

圖3 過敏性炎癥中肺巨噬細(xì)胞和血液?jiǎn)魏思?xì)胞的異質(zhì)性

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

研究者通過鼻內(nèi)或靜脈注射氯膦酸鈉，再利用流式細(xì)胞術(shù)發(fā)現(xiàn)小鼠氣道的AMs細(xì)胞減少，CD11c的IMs細(xì)胞不受影響。靜脈注射氯丙酸鈉后小鼠氣道的血液?jiǎn)魏思?xì)胞和CD11c IMs減少，AM群體不受影響。在單核細(xì)胞和IMs數(shù)量減少后，WT小鼠的肺部炎癥反應(yīng)與Il9r ^-/-小鼠相似，說明血液?jiǎn)魏思?xì)胞和IMs可能是過敏性氣道炎癥發(fā)生的必要條件。接著，研究者通過過繼轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鼻內(nèi)過繼性移植WT CD11c^- IMs或CD11c⁺ IMs增加了Il9r^- /-小鼠的氣道阻力和肺嗜酸性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)。通過流式細(xì)胞術(shù)觀察到，與WT小鼠相比，接受PBS處理的Il9r^- /-小鼠顯示出更小的MLN（縱隔淋巴結(jié)），CD11c^- IMs或CD11c⁺ IMs的轉(zhuǎn)移導(dǎo)致MLN的擴(kuò)大，也就是說接受CD11c⁺ IMs的小鼠比WT小鼠有更大的淋巴結(jié)。說明肺巨噬細(xì)胞尤其是CD11c⁺ IMs和CD11c^- IMs，參與了IL-9誘導(dǎo)的過敏性氣道疾病。（見圖4）

圖4 肺巨噬細(xì)胞放大il -9介導(dǎo)的過敏性肺炎癥

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

研究者通過小鼠鼻內(nèi)注射HDM發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，HDM Il9r^-/-小鼠的BM中保留了更多的單核細(xì)胞。然而，IL-9R表達(dá)與CCR2表達(dá)呈正相關(guān)，CCR2是單核細(xì)胞遷移所需的關(guān)鍵趨化因子受體，表明IL-9可能通過CCR2調(diào)節(jié)單核細(xì)胞向肺的遷移。隨后在遷移實(shí)驗(yàn)中，研究者發(fā)現(xiàn)IL-9在CCL2存在時(shí)只促進(jìn)單核細(xì)胞遷移。對(duì)HDM小鼠給予CCR2抑制劑后，與對(duì)照組小鼠相比，BM單核細(xì)胞增加，肺單核細(xì)胞、CD11c^-和CD11c⁺ IM的細(xì)胞數(shù)顯著減少，說明CD11c^-和CD11c⁺ IM在肺中的積累依賴于CCR2⁺單核細(xì)胞。研究者將熒光珠標(biāo)記的單核細(xì)胞轉(zhuǎn)移到Il9r^-/-小鼠中，流式細(xì)胞分析顯示，IL-9信號(hào)通路促進(jìn)單核細(xì)胞成為肺IMs。這些結(jié)果表明，在機(jī)制上IL-9抑制AMs的自我更新能力，促進(jìn)單核細(xì)胞向肺募集，發(fā)展為IMs，IL-9信號(hào)通路可誘導(dǎo)單核細(xì)胞和IMs的促過敏功能。（見圖5）

圖5 IL-9通過招募單核細(xì)胞來增強(qiáng)過敏性炎癥

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

CITE-seq數(shù)據(jù)顯示Il9r^-/-小鼠Arg1（精氨酸酶）表達(dá)量降低，同樣Il9r^-/-小鼠肺IM群體中Arg1蛋白表達(dá)顯著降低。研究者測(cè)定了HDM小鼠的血清中精氨酸酶活性，Arg1的表達(dá)量降低時(shí)，Il9r^-/-小鼠的精氨酸酶活性明顯低于WT小鼠。此外，在混合BM嵌合小鼠中，來自WT的Arg1⁺ IM細(xì)胞數(shù)量增加進(jìn)一步證實(shí)了IL-9信號(hào)通路調(diào)節(jié)Arg1表達(dá)。研究者用IL-9對(duì)WT小鼠在體內(nèi)、體外刺激后，發(fā)現(xiàn)IL-9促進(jìn)了IMs中Arg1的表達(dá)。從HDM Il9r^-/-且?guī)в蠥rg1黃色熒光蛋白(YFP)報(bào)告基因(YARG)的小鼠中篩選出了表達(dá)和不表達(dá)Arg1的巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)YFP⁺巨噬細(xì)胞遷移到肺中，并恢復(fù)了Il9r^-/-小鼠肺中Arg1⁺巨噬細(xì)胞數(shù)量，YFP⁺ (Arg1⁺)巨噬細(xì)胞降低了Il9r^-/-小鼠的過敏性肺炎癥，而YFP^-巨噬細(xì)胞則沒有，說明Arg1⁺巨噬細(xì)胞參與IL-9介導(dǎo)的過敏反應(yīng)。（見圖6）

圖6 IL-9通過調(diào)節(jié)Arg1表達(dá)影響肺巨噬細(xì)胞功能

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

將Arg1^fl/flLysM-Cre⁺或同窩對(duì)照組小鼠給予HDM刺激后，研究者發(fā)現(xiàn)IMs中Arg1表達(dá)降低，血清精氨酸酶活性降低，BALF總數(shù)量、BALF嗜酸性粒細(xì)胞、肺嗜酸性粒細(xì)胞和MLN細(xì)胞數(shù)量下降。在CITE-seq數(shù)據(jù)中，Il9r^-/- IMs的Ccl5表達(dá)下降，缺乏Arg1的IMs也顯示CCL5表達(dá)低于對(duì)照IMs。與ELISA檢測(cè)的Arg1^fl/flLysM-Cre⁺和Il9r^-/-小鼠血清CCL5結(jié)果一致。在體外IL-9刺激下，Arg1⁺巨噬細(xì)胞比Arg^-巨噬細(xì)胞分泌更多的CCL5；在體內(nèi)，IL-9也增加了IMs中CCL5的表達(dá)。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)來自HDM處理小鼠的Arg1⁺IMs比Arg1^- IMs表達(dá)更多的CCL5。這些結(jié)果表明，IL-9調(diào)控過敏性氣道炎癥需要肺巨噬細(xì)胞中Arg1的表達(dá)，而Arg1⁺ IMs分泌更多的CCL5誘導(dǎo)嗜酸性粒細(xì)胞介導(dǎo)的過敏性炎癥。

研究者分析了非哮喘和哮喘患者的IL-9濃度和精氨酸酶活性，與非哮喘患兒相比，哮喘兒童顯示抗CD3刺激的PBMCs產(chǎn)生的IL-9增加，與肺功能呈負(fù)相關(guān)，并與血清精氨酸酶活性增加相關(guān)，哮喘患者也顯示CCL5表達(dá)增加。IL-9的產(chǎn)生與血清CCL5水平呈正相關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明IL-9通過增加肺巨噬細(xì)胞中Arg1和CCL5的表達(dá)來調(diào)節(jié)過敏性氣道炎癥。（見圖7）

圖7 IL-9通過誘導(dǎo)肺巨噬細(xì)胞產(chǎn)生CCL5來促進(jìn)過敏性炎癥

（圖片來源于《Science Immunology》雜志）

總的來說，這些發(fā)現(xiàn)不僅對(duì) IL-9 介導(dǎo)的過敏反應(yīng)的理解具有重要意義，而且為在治療開發(fā)中靶向 IL-9 反應(yīng)性肺巨噬細(xì)胞提供了理論依據(jù)。

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