Макрофаги удаляют мертвые ткани перед регенерацией печени

Печень обладает высокими способностями к регенерации, в том числе при повреждениях, ассоциированных с некрозом тканей. Если сами процессы регенерации описаны достаточно подробно, то механизмы удаления мертвых тканей пока изучены относительно слабо. Исследование, опубликованное в The Journal of Clinical Investigation, показало, что ключевую роль в удалении некротической ткани играют макрофаги периферической крови.

Авторы использовали конканавалин A (ConA) для индукции травмы печени у мышей. В течение 24 часов после инъекции ConA в печени развивались крупные некротические бляшки, которые затем уменьшались в размерах к 96 часу после инъекции и полностью исчезали в течение 7 дней.

В процессе развития и регенерации повреждений исследователи наблюдали агрегацию непаренхиматозных и иммунных клеток вокруг некротической бляшки. Большинство из них были представлены CD45⁺ иммунными клетками, формирующими «кольцо» вокруг места травмы. Дальнейшие иммунофлуоресцентные окрашивания выявили присутствие в месте повреждения макрофагов, происходящих из моноцитов (MoMF), уже на 24 час после инъекции. Большая их часть происходила из костного мозга. На более поздних этапах к очагу некроза также стягивались клетки Ито (HSC) и нейтрофилы. Интересно, что миграции клеток Купфера (резидентных макрофагов печени) к месту травмы не наблюдалось. Опыты с мышами, у которых отсутствуют различные рецепторы макрофагов, показали, что рекрутирование макрофагов идет через рецептор CCR2.

С помощью иммуноокрашивания ученые установили, что вокруг места повреждения скапливаются SOX9⁺ клетки. Этот маркер экспрессируется в прогениторных клетках, но не во взрослых гепатоцитах. Дополнительный анализ показал, что SOX9⁺ клетки вокруг места некроза больше схожи с гепатоцитами, поэтому авторы обозначили их как SOX9⁺ гепатоциты. Исследователи выяснили также, что у мышей с искусственно сниженной популяцией MoMF и у Ccr2^-/- мышей число SOX9⁺ гепатоцитов вокруг места некроза значительно снижалось (на 90% в случае Ccr2^-/- мышей). Анализ сигнальных путей указал на JAG1/NOTCH путь как основной, по которому MoMF влияют на экспрессию SOX9.

Примечательно, что дальнейшие анализы показали отсутствие пролиферативной активности у SOX9⁺ гепатоцитов, в то время как гепатоциты в неповрежденных частях печени активно пролиферировали. При этом внутри некротических тканей пролиферативной активности не наблюдалось — это указывает на то, что SOX9⁺ гепатоциты участвуют в формировании барьера вокруг очага некроза. У Sox9^-/- мышей площадь некротических бляшек была больше, а пролиферация гепатоцитов в здоровых тканях происходила медленнее.

Активированные клетки Ито (aHSC) наряду с MoMF вносили основной вклад в формирование кольцевой структуры вокруг места некроза. Так, aHSC вокруг места травмы экспрессировали маркеры сокращения гладкой мускулатуры. Искусственное снижение популяции MoMF или делеция Ccr2, приводили к почти полной потере активированных HSC и замедляло процессы регенерации.

Анализ экспрессии генов выявил два основных кластера MoMF, концентрирующихся вокруг места травмы. Первый кластер активно экспрессировал C1q — ген, ассоциированный с удалением мертвых клеток. Второй кластер характеризовался экспрессией Pdgfb — фактора роста и активатора HSC. Входившие в него макрофаги стимулировали aHSC-опосредованное сокращение гладкой мускулатуры, которая стягивала очаг некроза и способствовала его удалению. Нокаут Pdgfb значительно снижал число активированных HSC в зоне некроза.

Дальнейшие опыты показали, что делеция C1q замедляла регенерацию и приводила к большей площади некроза. Авторы также установили, что индукция формирования кластера C1q⁺-макрофагов, удаляющих мертвые клетки, вокруг очага некроза ассоциирована с гипоксией в некротических тканях. В in vitro опытах воздействия гипоксии на макрофаги было достаточно, чтобы повысить экспрессию C1q⁺ и сформировать соответствующий кластер.

Полученные данные были проверены на ряде других моделей повреждения печени.

Работа продемонстрировала, что макрофаги периферической крови играют ключевую роль в процессах удаления мертвых тканей при повреждении печени за счет координации действий SOX9⁺ гепатоцитов и клеток Ито.

Взаимодействие холангиоцитов и мезенхимальных клеток печени регулирует ее регенерацию