在肺血管中发现的一组动态细胞

其中一种亚型被他们称为免疫内皮细胞，优先表达更多与炎症和免疫反应调节有关的基因。发育中的内皮细胞的devEC亚型表达更多与细胞发育有关的基因，如细胞再生和增殖。

该研究结果发表在《JCI Insight》杂志上。它们可能会为肺部感染带来更好的治疗方法，肺部感染可能会因未抑制的炎症而危险地加剧。

UIC研究小组由贾利斯·拉赫曼博士领导，通过从小鼠的肺组织中提取基因工程，只在血管内皮细胞中表达荧光蛋白，对这些亚型进行了分类。利用荧光细胞分选器，科学家们分离出肺内皮细胞。然后，他们对数千个内皮细胞的RNA进行测序，并根据其显著的基因签名对其进行分类。

他们发现了多组内皮细胞，两种主要的细胞类型——免疫内皮细胞和devECs——在炎症过程中随着时间的推移而改变。

UIC药理学和再生医学系以及医学院医学系教授Rehman说:“通过我们的实验，我们一直观察到肺部的血管细胞似乎具有这些不同的功能和分组，当对感染或压力做出反应时，两种主要的组变得更加明显。”“重要的是，我们还分析了公开的人类肺数据集，发现了与我们在小鼠肺中观察到的相似的内皮细胞组。”

在他们的实验中，Rehman和他的同事们研究了肺部健康的老鼠和肺部受伤或对抗细菌毒素或流感病毒感染的老鼠的细胞。虽然这两种亚型都存在于健康和患病的肺部，但每种亚型的基因表达谱在感染或损伤时进一步分化。

随着疾病或损伤的进展，免疫ecs表达了更多的免疫反应基因，比如主要组织相容性复合体基因，它充当了对抗感染的t细胞的灯塔。随着肺功能的改善，devECs表达更多修复基因，如血管发育基因Sox17，促进血管生长和再生。通过分析从感染SARS-CoV-2的非人灵长类动物获得的肺内皮细胞的RNA谱，研究人员还发现了不同的肺内皮细胞组。

拉赫曼说:“血管内皮细胞的一部分变得高度炎症，它们的一部分保持再生能力。”“我们的数据还表明，一段时间后，这种基本上准备好了再生的发育亚型会产生细胞，开始增殖，并再生在感染期间受损的血管。”

UIC的科学家们说，了解亚型之间摇摆不定的平衡，并利用这种分工，可能会导致针对肺血管疾病的针对性治疗，如急性呼吸窘迫综合征，发生在严重的肺部感染。在这些感染中，免疫ecs可能在激活抗击病原体所需的初始免疫反应中发挥关键作用。然而，在严重感染期间，即使病毒或细菌被清除，免疫系统也会反应过度，开始破坏自己的肺组织。

“这项研究告诉我们，如果我们想治疗肺部血管，我们应该专门针对失衡的亚型。如果免疫反应过度，就像严重COVID-19经常发生的情况一样，可能很重要的是抑制免疫调节内皮细胞的活动，同时增强再生内皮细胞的生长，”Rehman说。“通过了解血管细胞有这些不同的功能，我们可以致力于更针对一种血管细胞而不是另一种血管细胞的治疗。”

拉赫曼说，这些发现也很好地提醒我们，我们的肺总是与外界接触，这可能就是为什么肺血管需要内皮细胞亚型之间的微调平衡，这可以激活或放大免疫反应，而其他内皮细胞可以在感染开始减弱后帮助修复血管。

“我们总是在吸入病原体，不像心脏或大脑等其他器官更容易受到外界病原体的保护。这就是为什么平衡，这个既具有炎症反应又具有再生反应的复杂系统，在肺部如此重要。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院(R01HL157489, p01HL060678, p01HL151327, R01HL90152和R01HL152515)和美国心脏协会(18CDA34110068)的资助。

Journal Reference:

Lianghui Zhang, Shang Gao, Zachary White, Yang Dai, Asrar B. Malik, Jalees Rehman. Single-cell transcriptomic profiling of lung endothelial cells identifies dynamic inflammatory and regenerative subpopulations. JCI Insight, 2022; 7 (11) DOI: 10.1172/jci.insight.158079