背景介紹
哺乳動物的器官（如肝、肺和腎等）可以在受到損傷后進行自我修復，以替代受損組織，盡管說不同的器官具有不同的自我修復能力，但是衰老器官的再生能力幾乎都會受到抑制。因此，在老化的器官中，受損的組織往往被過多的疤痕所替代，導致纖維化和器官功能障礙。
前期研究表明，組織損傷后，血管內皮細胞能夠誘導相鄰實質細胞分泌細胞因子以幫助器官修復。不過，異常激活的內皮細胞則會產生促纖維化因子，激活血管周圍的成纖維細胞并導致纖維化，
另外，在受到損傷后，循環血小板會迅速沉積在血管上，通過形成血凝塊及產生生長因子參與器官修復。然而，血小板在器官修復中的細胞和分子機制尚不清楚。同時，血小板是否在衰老器官中參與纖維化的轉變尚不清楚，
2020 年 12 月 23 日，四川大學部華西二院 / 生物治療國家重點實驗室曹中煒課題組在Cell Metabolism雜志在線發表題為 Aging Reprograms the Hematopoietic-Vascular Niche to Impede Regeneration and Promote Fibrosis 的研究論文。
該研究表明，當衰老器官受到損傷后，血管內皮細胞中 NRP1(Neuropilin-1)和 HIF2a 的異常上調會抑制 EPCR(Endothelial Protein C Receptor)基因的表達，從而激活血液中的血小板和巨噬細胞，形成一種促纖維化的「循環微環境」，阻礙再生能力，從而抑制衰老器官的修復及再生，
圖片來源：Cell Metabolism
主要內容
衰老會重塑「循環微環境」，以阻礙器官再生
首先，研究人員采用全肺切除術比較不同年齡小鼠肺泡再生和纖維化情況，結果發現，與 2、3、6 個月大的老鼠相比，20 月齡小鼠肺泡再生能力明顯受抑制，纖維化程度卻顯著增加。因此，在后續的研究中，他們將 20 月齡小鼠定義為「老年」小鼠。
由于血小板和巨噬細胞在器官修復中起重要作用，因此他們在全肺切除術后對小鼠肺內 CD41 + 血小板和 F4/80 + 巨噬細胞的沉積進行了染色，結果發現，在年老小鼠肺內，血小板與巨噬細胞顯著增加，并且兩者可結合在血管細胞周圍形成「玫瑰花結」。這些數據提示，血小板和巨噬細胞之間的異常相互作用可能促進了衰老小鼠肺臟的纖維化。
接下來，為了明確血管內皮細胞在衰老相關纖維化中的作用，他們分離了肺毛細血管內皮細胞進行了轉錄組測序，結果發現，與對照小鼠相比，NRP1和 HIF2a 在老年小鼠中高表達，而 EPCR 的表達卻呈現下調，EPCR 是血管特異表達的抗炎癥和抗血栓的多功能分子，
為了分析 NRP1 在衰老相關纖維化中的作用，研究人員構建了血管內皮細胞 NRP1 特異性敲除小鼠（Nrp1iDEC/iDEC），分析結果顯示，內皮細胞 Nrp1 的缺失抑制了 Hif2a 的表達，并降低了衰老小鼠肺中血小板 – 巨噬細胞「玫瑰花結」的形成，同時導致 Epcr 的表達水平上調，并且特異性敲除血管內皮細胞 NRP1 后, 全肺切除術后的衰老小鼠的肺泡上皮細胞的增殖及修復能力明顯增加，
上述的肺臟切除模型中觀察到的現象同樣在肝臟切除及急性腎損傷模型中重現，
CXCR4 + 巨噬細胞在衰老器官纖維化中的作用
前期研究表明，肺毛細血管內皮細胞可分泌細胞因子來調節肺泡修復。通過比較分析 Nrp1iDEC/iDEC 小鼠和對照組的轉錄組數據，發現趨化因子 SDF1 的表達在 Nrp1iDEC/iDEC 小鼠的肺毛細血管內皮細胞中被抑制，另外，在全肺切除術后，SDF1 在老年小鼠中特異性高表達，而內皮細胞中 Nrp1 的缺失則會抑制 SDF1 的表達。
SDF1-CXCR4 信號通路能夠調節造血細胞的功能和器官的修復。通過對 SDF1 受體 CXCR4 和巨噬細胞的標記基因進行染色發現，經全肺切除術處理后，老年 Hif2a iDEC/iDEC 小鼠 CXCR4 + 血管周圍巨噬細胞的富集減弱，因此，血管周圍細胞招募 CXCR4 + 巨噬細胞可能促進了衰老器官中纖維化前血小板 – 巨噬細胞花環的形成，
上述實驗結果表明，衰老器官的血管內皮細胞中 NRP1-HIF2a-EPCR 通路的重塑誘導了 SDF1 的表達，后者通過招募 CXCR4+ 巨噬細胞，阻礙了器官再生，引起了纖維化。
血小板參與組織修復的內在機制
前面提到，血小板可通過產生促炎細胞因子，如白細胞介素，與巨噬細胞相互作用，參與到器官修復中。為了評估血小板中 IL-1a 的作用，研究人員構建了血小板特異性缺失 IL-1a 的小鼠 (Il1aDPlt/DPlt)，結果發現，去除血小板中的 Il1a 能夠阻斷血小板 – 巨噬細胞花環的形成，并降低肺組織纖維化的程度，
研究者借助血小板移植模型發現，與移植 Il1a+/+ 血小板的老年小鼠相比，注射 Il1a-/- 血小板的老年小鼠受試器官的膠原沉積減少，這些數據提示衰老小鼠內皮細胞中的 EPCR 下降可促進血小板 IL-1a 的產生，后者在形成血小板 – 巨噬細胞花環以及促進纖維化中發揮著重要作用，
重塑「循環微環境」可逆轉纖維化表型
最后，研究人員探索了上述發現潛在的臨床治療意義。
免疫檢查點阻斷，如抗程式化細胞死亡蛋白 1 (PD1) 抗體的應用，在多種癌癥類型中顯示出顯著的臨床效益，然而，免疫治療可能對部分患者有潛在風險，并可導致免疫治療相關不良反應，如肺炎及肺纖維化。
在放射治療后 1 個月，老年小鼠和幼齡小鼠分別接受或不接受 PD1 抗體治療，以誘導產生免疫治療性肺炎，結果發現，放射治療后，PD1 抗體治療的老年 Hif2a+/+ 小鼠的肺纖維化程度高于年輕 Hif2a+/+ 小鼠或老年 Hif2aiDEC /iDEC 小鼠；同時，老年 Hif2aiDEC/iDEC 小鼠的死亡率亦顯著降低。
這些結果表明了這種「循環微環境」的重塑能夠逆轉纖維化的表型。
研究總結
綜上所述，研究人員借助多個不同類型的小鼠模型揭示了年輕鼠和老年鼠中肺、肝、和腎的再生和纖維化情況，發現了循環血小板、巨噬細胞和血管細胞形成異常的微環境在衰老器官的再生及引起纖維化層面的重要作用，
總之，衰老能夠異常地重組血小板、巨噬細胞和血管細胞之間的交流，使其參與衰老器官的再生以及纖維化過程。
同時，重塑這種循環微環境的正常化可能有助于恢復病理條件下的再生能力，使衰老的肺、肝和腎能夠被修復而不是纖維化，具有潛在的臨床應用價值，
參考文獻：
1. Chen et al., Aging Reprograms the Hematopoietic-Vascular Niche to Impede Regeneration and Promote Fibrosis, Cell Metabolism (2020), https:http://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.11.019.
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題圖來源：DENNIS KUNKEL MICROSCOPY/SCIENCE SOURCE
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