Part1 Fibroblast Misleitni og tertíer eitilvefur í nýrum

Tengiliður: ali.ma@wecistanche.com

Ágrip

Fibroblasts búa í ýmsum líffærum og styðja við uppbyggingu vefja og jafnvægi við lífeðlisfræðilegar aðstæður. Svipgerðarbreytingar á trefjakímfrumum liggja að baki þróun margvíslegra meinafræðilegra aðstæðna, þar á meðal líffæratrefjun. Nýlegar framfarir í einfrumulíffræði hafa leitt í ljós að trefjafrumur samanstanda af ólíkum undirhópum með mismunandi svipgerðum, sem hafa bæði jákvæð og skaðleg áhrif á hýsillíffærin á samhengisháðan hátt. Ínýru, svipgerðabreytingar á vefjagigtarfrumnafjölda valda algengum meinafræðilegum sjúkdómumlangvinnan nýrnasjúkdóm(CKD), svo sem nýrnablóðleysi og háræðatap í kviðarholi. Að auki, í aldri slasaðanýru, fibroblasts veita virkan og burðarvirkan stuðning fyrir tertíer eitilvef (TLTs), sem þjóna sem utanlegssvæði áunninna ónæmisviðbragða í ýmsum klínískum samhengi. TLT eru nátengd öldrun og versnun nýrnasjúkdóms og þroskastig TLT endurspegla alvarleika nýrnaskaða. Í þessari umfjöllun lýsum við núverandi skilningi á misleitni trefjafruma, bæði við lífeðlisfræðilegar og meinafræðilegar aðstæður, með sérstakri áherslu á framlag trefjablasta til TLT-myndunar ínýru. Að sundurgreina ólíka eiginleika vefjafrumuefna mun veita efnilegan meðferðarúrræði fyrir vefjagigtartengda meinafræðilega sjúkdóma, þar með talið TLT-myndun.

LYKILORÐlangvarandinýrusjúkdómur, vefjagigt, vefjagigt, vöðvafíbróblast, háþróaður eitilvefur

Smelltu til aðcistanche tubulosa skammtur fyrir nýrnasjúkdóm

1|KYNNING

Áður fyrr byggðist frumugreining í vefnum á formfræðilegu útliti undir nákvæmri smásjá. Framfarir í sameindalíffræði leiddu til uppgötvunar á sameindamerkjum sértækum fyrir hverja frumutegund sem hægt er að nýta til frumuflokkunar og þetta stuðlaði verulega að könnun á fjölbreyttum líffræðilegum aðferðum. Nýlegar framfarir í einfrumu fjölómíkgreiningu hafa afhjúpað ólíka eiginleika frumustofna með áður óþekktri upplausn og hafa verulega endurbyggt skilning okkar á líffræðilegum fyrirbærum. Hver frumuflokkur samanstendur af ýmsum undirhópum með sérstakar aðgerðir, sem einkenna vefjasértæka örumhverfið bæði í lífeðlisfræðilegu og meinafræðilegu samhengi. Fibroblast rannsóknarsviðið er engin undantekning og gríðarlegar vísbendingar hafa safnast saman sem benda til ólíkra eiginleika þeirra.

Fibroblasts eru spindullaga frumur staðsettar í millivefsrýmum ýmissa líffæra, þar sem þeir búa til nokkur byggingarprótein, svo sem kollagen og fibronectin, til að skipuleggja utanfrumu fylkið (ECM) og viðhalda líffærajafnvægi. , fibroblasts gegna líffærasértækum hlutverkum í samráði við aðrar vistfrumur. Til dæmis, undirhópur búsettra trefjavefsfrumna ínýruframleiðir rauðkornavaka (EPO), sem er helsti stjórnandi rauðkornamyndunar. Nýlegar rannsóknir hafa leitt í ljós að vefjafrumur í mismunandi líffærum sýna mikla starfræna misleitni. Við meinafræðilegar aðstæður eiga sér stað stórkostlegar svipgerðarbreytingar á vefjafrumur og stuðla verulega að þróun truflunar á starfsemi líffæra. Fibroblasts umbreytast í myofibroblasts og stuðla að framgangi líffæratrefjunar, sem er birtingarmynd vanaðlagandi viðgerðar eftir áverka.2 Í nýrum gegna trefjafrumur mikilvægu hlutverki í þróun og framvindulangvinnan nýrnasjúkdóm(CKD), sem hefur mikla sjúkdóma og dánartíðni um allan heim, jafnvel á nútíma tímum.3 Trefjafrumur ýta undir ýmsa meinafræðilega sjúkdóma sem tengjast langvinnan nýrnasjúkdóm, svo sem bandvefsmyndun í nýrum og nýrnablóðleysi, óháð orsök langvinnrar nýrnasjúkdóms. Að auki gegna trefjafrumur einnig margþætt hlutverk á samhengisháðan hátt. Í öldruðum slösuðum nýrum, til dæmis, gegna vefjafrumur mikilvægu hlutverki í myndun tertiary lymphoid tissue (TLT), framkallanlegs utanlegs eitlavefs sem kemur af stað langvarandi bólgu. meinafræðilegar aðstæður og auðvelda þróun árangursríkra meðferða.

Í þessari umfjöllun lýsum við fyrst misleitni trefjablasta með tilliti til uppruna þess og virkni við lífeðlisfræðilegar aðstæður. Í framhaldi af því er fjallað um starfræna misleitni trefjafrumuefna í ýmsum meinafræðilegum aðstæðum, þar á meðal líffæratrefjun, og samskipti þeirra við aðrar frumugerðir og nærliggjandi örumhverfi. Sérstök áhersla er lögð á vefjagigtarfrumuefni sem búa ínýru, og vísbendingar þeirra um framvindu CKD. Að lokum verður fjallað um framlag vefjafruma til TLT-myndunar og klínískt mikilvægi þess.

2|EINKENNI FIBROBLASTA

2.1|Eiginleikar og virkni bandvefja við lífeðlisfræðilegar aðstæður

Trefjafrumur eru almennt auðkenndar með formgerð þeirra, staðsetningu og dæmigerðum merkjatjáningu, svo sem PDGFR og CD73.1 Þessi merki eru hins vegar ekki algerlega sértæk fyrir trefjafrumur, svo skortur á merkjum fyrir aðrar frumuættir (td CD45 fyrir blóðmyndandi frumur ) er oft notað til að bera kennsl á trefjafrumur. Við lífeðlisfræðilegar aðstæður stuðla trefjafrumur að viðhaldi eðlilegrar vefjabyggingar með því að styðja við ECM veltu. Auk þessara aðgerða gegna vefjafrumnafrumur einnig vefjasértæk hlutverk. Til dæmis, í hjartanu, þar sem vefjafrumur samanstanda af stærsta frumustofninum, skynja trefjafrumur vélrænni teygju og hafa samskipti við vöðvafrumur í gegnum gap junction, sem gerir viðeigandi rafleiðni kleift og viðheldur eðlilegri hjartastarfsemi.⁵Að auki leiðir vöðvavefsþurrkun í beinmerg og beinagrind vöðva til blóðleysis og cachexia,6 sem bendir til mikilvægis þeirra fyrir eðlilega vefjajafnvægi í ýmsum líffærum.

Thenýruer einstakt líffæri að því leyti að margar tegundir frumna búa nálægt hver annarri og starfa samfellt til að sinna nýrnasértækum hlutverkum, svo sem að fjarlægja úrgangsefni og viðhalda vökvajafnvægi líkamans. Trefjafrumur veita burðarvirkan stuðning fyrir nýrnafrumur, grunnvirka einingu nýrna, og hafa bein samskipti við aðrar nýrnafrumur, eins og nærliggjandi píplar frumur.7 Sem sértæk virkni vefjakvista í nýrum, eru ákveðnir undirhópar trefjafrumna í djúpa heilaberki og ytri merg mynda EPO til að bregðast við súrefnisskorti, sem örvar rauðkornamyndun í beinmerg.8 EPO-framleiðandi frumur búa yfir taugafrumulíkri dendritic formgerð og tjá taugafrumumerki, eins og prótein 2 (MAP2) sem tengist örpíplum og létt fjölpeptíð (NFL). .8 Athyglisvert er að við alvarlegar blóðleysisaðstæður framleiða næstum allir vefjafrumur, þar með talið þeir sem eru í ytri heilaberki, EPO, sem bendir til mikillar mýktar starfsemi vefjafruma.9 Staðsetning frumna sem mynda EPO er í mikilli andstöðu við aðra blóðmyndandi vaxtarþætti. , eins og kyrninga nýlenduörvandi þættir, sem eru myndaðir í nálægð við markfrumurnar og skemmtilegar aðgerð á paracrine hátt. Ein skýring á þessu misræmi er sú að lífeðlisfræðilegur súrefnisstyrkur í nýrum er lægri en í öðrum líffærum og nýrnablóðflæði er um það bil 20 prósent af útfalli hjartans, sem gerir nýrun að kjörnum líffræðilegum skynjara fyrir súrefnisskort.10 Nýru geta einnig strax greina vökvastöðu á jaxtamedullary svæðinu og stjórna utanfrumurúmmáli með því að stilla magn af endurupptöku natríums. Samhliða EPO framleiðslu geta nýru stillt plasmarúmmál og rauð blóðkornamassa á hagstæðu magni, sem þjónar sem "critmeter".^11,12Að auki tjá trefjafrumur í nýrnamerg COX1 og COX2, sem eru lykilensím í nýmyndun prostaglandíns (PG).¹³ Við lífeðlisfræðilegar aðstæður hafa PGs margar aðgerðir ínýrueins og stjórnun á blóðflæði um nýru og losun reníns. Á heildina litið stuðla vefjagigtarfrumur í nýrum til að viðhalda nýrnajafnvægi með nokkrum aðferðum.

2.2|Uppruni fibroblasts

Þroskauppruni trefjafrumna er misleitur. Ínýru, komumst í ljós áður að vefjafrumur sem búa í nýrnaberki og ytri merg eru fengnar úr myelin prótein núll (P0)-Cre ætternismerktum utannýrnafrumum.¹⁴ Í fósturskemmdum er P0 tjáð á taugafrumum.¹⁵ P0-Cre ættarmerktar frumur flytjast frá taugakambinn inn í fósturvísinnnýruá fósturdegi 13.5 og eru staðbundin ásamt ytra hylkinu og þvagleggi nýrna. Hjá fullorðnumnýru, P0-Cre ættarmerktar frumur sjást í millivef nýrna og tjá trefjafrumur eins og PDGFR og CD73. Athyglisvert er að meirihluti EPO-framleiðandi trefjafrumna er einnig ættarmerkt af P0-Cre, í samræmi við eiginleika þeirra taugafrumulíkra svipgerða sem lýst er hér að ofan.⁸ Þessar niðurstöður eru einnig studdar af þeirri athugun að aðal uppspretta EPO í frumstæðri rauðkornamyndun eru tauga- og taugafrumur.¹⁶

Aftur á móti eru vefjagigtarfrumur í innri nýrnamergnum ættarmerktar af Wnt4-Cre,¹⁷ sem dæmi um svæðisbundið misleitni trefjafrumuuppruna ínýru. Í nýrnaþroska sést Wnt4 tjáning í samsettum nýrum og meðullary stroma.18,19 Wnt4 stjórnar sérhæfingu merg stromal frumna í sléttar vöðvafrumur,²⁰ auk mesenchymal-to-epithelial umskipti og tubulogenesis.19 Reyndar dregur Wnt4-eyðingin úr -sléttum vöðvaaktíni (SMA) tjáningu í medullary stromal frumum.²⁰

Í tengslum við mismunandi uppruna bandvefja í nýrnaberki og merg, hefur einnig verið greint frá nokkrum svipgerðum mun á milli heilabark- og merg trefja. Til dæmis, á meðan barkvefjafrumur tjá ecto-5'-núkleótidasa (5'NT), gera flestar hjartavefjafrumur það ekki.²¹ Í útbyggingargreiningu, hafa barkartrefjafrumur tilhneigingu til að sýna dendritic uppbyggingu til að hafa samskipti við aðliggjandi frumur á meðan merg trefjablöðrur innihalda fitudropa.7,22 Athyglisvert er að þessir fitudropar birtast einnig í barkfrumum blóðleysis rotta.nýru.²¹ Framtíðarrannsóknir eru nauðsynlegar til að ákvarða hvort þessi svipgerðamunur tengist virknimun á milli heilabark- og merg trefjafrumna.

2.3|Pericytes og fibroblasts

Pericytes eru veggmyndarfrumur sem umlykja æðaþelsfrumur og stjórna örhringrásinni. Hefð eru pericytes aðallega skilgreind af líffærafræðilegri staðsetningu þeirra, formgerð þeirra og dæmigerðri merkjatjáningu.²³ Pericytes deila sameiginlegum einkennum með staðbundnum trefjakímfrumur, svo sem mesenchymal uppruna þeirra og formgerð. Pericytes tjá sömu frumumerki og búsettir trefjafrumur, eins og PDGFR. Þrátt fyrir að nokkur merki hafi verið notuð til að bera kennsl á pericytes, eins og NG-2, eru þau ekki alveg sértæk fyrir pericytes og það er ekkert ákveðið merki sem aðgreinir pericytes alveg frá trefjafrumur. Reyndar er rakningarvirkni nýrnahimnufrumna með NG-2 tiltölulega lág.24 Þó að munurinn á líffærafræðilegri staðsetningu við lífeðlisfræðilegar aðstæður hjálpi að hluta til við aðgreiningu blóðþekjufrumna frá staðbundnum trefjafrumum, þá eru sumar vefjafrumur, sem búsettir eru, einnig á æðaæðasvæðinu. ("perivascular fibroblasts"), þannig að aðgreiningin á milli pericytes og fibroblasts með líffærafræðilegri staðsetningu er ekki nægjanleg.

Eins og trefjafrumur er uppruni pericytes ólíkur. Þó að blöðrufrumur í miðtaugakerfinu og hóstarkirtli séu upprunnin frá ectoderm-afleiddum taugakamli, eru blöðrufrumur í hjarta og lungum fengnar frá mesóþeli.²³ Í nýrum eru pericytes upprunnin frá FoxD1-jákvæðum cortical mesenchymal forfeðrum.²⁵ FoxD1 plús frumur eru upphaflega fengnar úr Osr1-jákvæðum nýrungum millifrumum mesoderm forfeðrum í fósturfasa.^26,27FoxD1 plús frumur þjóna sem mesenchymal frumur og aðgreina sig í nokkrar frumugerðir, svo sem pericytes, fibroblasts, sléttar vöðvafrumur í æðum og mesangial frumur.²⁷ Athyglisvert er að FoxD1-Cre ættarmerkt stromal cell þýði skarast að miklu leyti við P0-Cre ætternismerktar frumur, nema í innri medulla.^14,25,27Þetta er staðfest með athuguninni að fljúgandi taugakímfrumur í fósturfasanum tjá FoxD1,²⁸og P0-Cre ættarmerktar frumur sem fara inn í fósturvísinýrutjá FoxD1 tímabundið.¹⁴ EPO-framleiðandi frumur eru einnig ættarmerktar af FoxD1-Cre.²⁹ Þess vegna er mikil skörun á milli frumustofna sem eru skilgreindir sem „trefjafrumur“ og „blómfrumur“ og, sem slíkar, hefur oft verið fjallað um æðafrumur og vefjafrumu í heild sinni. Í þessari umfjöllun notum við hugtakið „trefjafrumufrumufrumufrumufrumur“ til að skilgreina frumustofninn, þar á meðal bæði vefjafrumur og æðafrumur. Fjallað verður um framlag FoxD1 plús mesenchymal forvera til vöðvafíbróblasta laugarinnar og bandvefsþróunar í næsta kafla.

Þrátt fyrir að erfitt hafi verið að greina pericytes frá fibroblasts, gerir nýleg rannsókn sem framkvæmdi scRNAseq á fibroblasts og veggmyndafrumum (sléttum vöðvafrumum og pericytes) í vöðvalíffærum okkur kleift að skilja muninn á þeim á umritunarstigi.³⁰ Muhl o.fl. framkvæmdu scRNAseq frumna sem eru fengnar úr músahjarta, beinagrindarvöðva, ristli og þvagblöðru. Þrátt fyrir að hver frumutegund sýni líffæraháða umritunarmisleitni, fundust 90 genaundirmengi sem skarast í öllum fjórum líffærunum sem hægt var að nýta til að greina á milli pericytes og fibroblasts. Þrátt fyrir að algeng vefjafrumumerki innihaldi mörg ECM gen (td Col1a1), CD34 og PDGFR, samanstanda veggfrumumerki Mcam, Tagln og Notch3. Þrátt fyrir að ekkert stakt merki eitt og sér geti skilgreint hverja frumugerð að fullu, þá greinir samsetning þessara merkja á skilvirkan hátt pericytes frá trefjafrumum. Athyglisvert er að pericytes sýna líffærasértæka staðsetningu og merkjatjáningu samanborið við trefjafrumur. Til dæmis, þrátt fyrir að ristilblöðrur séu staðbundnar í toppi háræðalykkja undirþekju með sterkri tjáningu PDGFR og NG-2, hafa blöðruhimnur tilhneigingu til að tjá SMA í staðinn. Sérstök umritunarsnið pericytes gæti útskýrt starfrænan mun á pericytum milli mismunandi líffæra.

3|MYOFIBROBL A ST: UPPRUNA, VIRKUN, HEILFERÐ OG TÆNDU Sjúkdómsfræðilegar aðstæður

Fibrosis er síðasta algenga birtingarmynd líffæra dyshomeostasis og er skilgreind sem óhófleg ECM útfelling með brengluðum vefjabyggingum. Þróun bandvefs er stjórnað af flóknu jafnvægi milli ECM nýmyndunar og niðurbrots þess.31 Þegar bandvefsmyndun hefur þróast tengist það slæmum horfum í ýmsum líffærum, þ.m.t.nýru, og er álitinn áreiðanlegur spámaður fyrir skerðingu líffærastarfsemi. Í nýrum myndast bandvefsbólga samhliða nýrnablóðleysi og háræðatapi í kviðarholi, sem bæði eru einkenni langvinnrar nýrnasjúkdóms. Við vefjagigtarþroska koma vöðvavefsfrumur fram de novo eftir meiðsli og fjölga sér á virkan hátt og mynda ECM hluti (mynd 1).

3.1|Uppruni myofibroblasts

Á síðasta áratug hafa nokkrar frumuuppsprettur verið lagðar til sem frambjóðendur fyrir vöðvafíbróblasta forvera. Rannsóknir hafa leitt í ljós að meirihluti vöðvafíbróblasta eru fengnar úr vefjafrumum, bæði ínýruog önnur líffæri (td hjarta).^14,32,33Ínýru, P0-Cre ætternismerktir vefjafrumur umbreytast í vöðvavefjafrumur eftir áverka, með samhliða tapi á EPO framleiðslu.¹⁴ Stöðugt, myofibroblasts í slasaðanýrueru einnig ættarmerkt af FoxD1-Cre.²⁵ Þessar niðurstöður voru staðfestar með síðari rannsókn þar sem notaðar voru EPO-Cre mýs undir einhliða þvagrásarstíflu (UUO), sem er stórt in vivo tilraunalíkan af bandvefsmyndun í nýrum.⁹ Í myofibroblasts eru NFκB og Smad merkingar virkjaðar og þær liggja að baki svipgerða umskipti myofibroblasts og minnkuð EPO framleiðslu. Athyglisvert er að EPO framleiðsla í myofibroblasts er endurreist með því að gefa taugavarnarefni, eins og dexametasón og taugatrófín,¹⁴ eða snúa UUO,⁹ sem dæmi um mikla virka mýkt vöðvafíbroblasta.

Ólíkt cortical myofibroblasts, eru merg vöðvavefjafrumur upprunnar frá Wnt4 plús staðbundnum trefjakímum í innri medulla.¹⁷ Nýleg einfrumu umritunargreining styður einnig möguleikann á því að heilaberki og merg (myo) trefjafrumur gætu sýnt mismunandi svipgerðir. snRNAseq á músnýruskaðalíkön leiddu í ljós að vefjafrumuhópum er skipt í fjóra hópa eftir upprunastað þeirra í heilaberki eða merg.³⁴ Athyglisvert er að cortical fibroblasts tjá tímabundið Acta2 og Col1a1 aðeins í bráða fasa IRI á meðan meiullary fibroblasts sýna viðvarandi tjáningu þessara myofibroblast merkja, jafnvel 6 vikum eftir IRI. Þessi svipgerðamunur á vöðvavefjafrumum í heilaberki og vöðvafíbróblastum í merg gæti stafað af mismunandi uppruna vefjafrumna, eins og lýst er hér að ofan.

Nýlega birt yfirgripsmikil rannsókn gaf sannfærandi sönnunargögn fyrir því að meirihluti vöðvafíbroblasta sé upprunninn frá vefjafrumum/pericytum, ekki aðeins í nýrum músa heldur einnig í nýrum manna. Kuppe o.fl. greindu trefjamyndun í mönnum og músumnýrumeð scRNAseq með mjög hárri upplausn.35 Flestir myofibroblasts eru aðgreindir frá fibroblasts og pericytes, með minniháttar framlagi frá öðrum frumugerðum eins og de-differentiated proximal tubular cells. Í þessari rannsókn voru myofibroblasts skilgreindar sem frumurnar sem tjá mest ECM gen, í stað SMA tjáningar, og kom í ljós að myofibroblasts eru skilvirkari merktir af periostin (Postn). Athyglisvert er að umskipti frá fibroblast/pericyte í myofibroblast einkennast af snemmri tjáningu gena sem tengjast stöðvun frumuhrings, eins og virkjaprótein -1 (AP1). Tjáningu AP1 er fylgt eftir með tjáningu integrína og TGF , sem bæði eru helstu drifkraftar nýrnatrefjunar. Þeir greindu einnig Nkd2 sem sértæka merkið fyrir þroskaða vöðvafíbróblasta. Nkd2 tjáning er jákvæð fylgni við Postn og ECM tjáningu, en neikvætt við gena sem tengjast trefjakímfrumum og pericytum. Kveikt á Nkd2nýrulífræn efni bældu tjáningu Col1a1, sem bendir til þess að Nkd2 gæti gegnt hlutverki í þróun bandvefs. Þrátt fyrir að þörf sé á frekari staðfestingu in vivo, þá er möguleiki á að Nkd2 geti þjónað sem meðferðarmarkmið fyrir bandvefsmyndun í nýrum.

Þrátt fyrir að framlag vefjafrumna/percytes til vöðvafíbróblastasafnsins sé marktækast, hefur einnig verið greint frá framlagi vefjafrumna. Fibrocytes eru beinmergsafleiddar frumur með jákvæðum blóðmyndandi merkjum, sem framleiða kollagen og ECM hluti. Fibrocytes flytja inn ínýrusem fyrirfram aðgreindar kollagenframleiðandi frumur og stuðla að bandvefsmyndun í nýrum.³⁶ Fyrstu rannsóknir greindu frá misvísandi niðurstöðum varðandi heildarframlag bandfrumna til vöðvafíbróblasta,^24,37aðallega vegna mismunar á áreiðanleika erfðabreyttra fréttamanna. Nýlegar rannsóknir þar sem notaðar voru parabiosis módel og scRNAseq sýndu fram á að flestir vöðvafíbróblastar eru fengnir úr vefjafrumum/pericytes, en ekki frá blóðmyndandi ætternisfrumum.³⁸ scRNAseq mannsinsnýruleiddi einnig í ljós svipaðar niðurstöður,³⁵ sem bendir til þess að vefjafrumnaframlag til vöðvafíbróblastasamlagsins sé tiltölulega lítið samanborið við vefjafrumna/frumufrumur.

Fyrri rannsókn hélt því fram að þekjufrumur umbreytist í myofibroblasts með þekju-til-mesenchymal umskipti (EMT),³⁹ aðallega byggt á samsetningu þekju- og mesenchymal merkja. Ítarlegar rannsóknir á örlögum frumna drógu hins vegar í efa stórt framlag EMT in vivo og sýndu fram á að EMT er aðeins lítið brot af vöðvafíbróblastsafninu ef einhver er.^24,25,35Endothelial-to-mesenchymal umskipti (EndoMT) er annað líffræðilegt ferli þar sem æðaþelsfrumur umbreytast í vöðvavefjafrumur. Þó að sumar rannsóknir hafi leitt í ljós að EndoMT stuðlar að bandvefsmyndun í nýrum,^40-42framlag EndoMT til heildar vöðvafíbróblasta þýði virðist vera minna marktækt en vefjafrumur/percytes eða fibrocytes.^24,35

3.2|Endurskilgreina myofibroblasts

Venjulega hafa vöðvavefjafrumur verið skilgreindar sem frumur sem hafa einkenni bæði trefjafrumna og sléttra vöðvafrumna og tjá samdráttarprótein SMA .1Hins vegar hafa nokkrar rannsóknir bent til þess að auk vefjafrumuefna, sýna vöðvavefjafrumur einnig mikla misleitni, og SMA er ósamræmi fyrir myofibroblasts. . Eins og áður hefur verið lýst, í nýlega gerðri scRNAseq greiningu á trefjafrumumnýru, vöðvavefjafrumur voru skilgreindar sem frumurnar með mesta ECM tjáningu og Postn var notað til að bera kennsl á vöðvavefjafrumur í stað SMA.³⁵Reyndar notuðu Sun o.fl. Col-EGF/SMA-RFP tvíþætta fréttamýs og leiddu í ljós að aðeins lítið brot af kollagenframleiðandi frumum tjáir SMA í nýrna- og lungnatrefjunarlíkönum.⁴³ Önnur rannsókn gaf einnig til kynna að sléttar vöðvafrumur og vöðvafrumur tjá hærra magn af SMA en my-fibroblasts, sem gerir SMA ósamkvæmt merki fyrir myofibroblasts, að minnsta kosti í lungnafibrosis.⁴⁴ Athyglisvert er að myofibroblasts skiptast í fimm klasa með scRNAseq og gervitímagreining bendir til þess að hver þeirra tákni mismunandi stig á my-fibroblast umskipti frá fibroblasts.35 Frekari staðfestingarrannsókn er nauðsynleg til að staðfesta starfræna misleitni mismunandi trefjavefjaundirtegunda.

3.3|Virkni misleitni (myo)fibroblasts

Við meinafræðilegar aðstæður öðlast trefjafrumur sérstakar svipgerðir og gegna margvíslegum hlutverkum eftir örumhverfi þeirra og klínísku samhengi. Í lungum hefur verið greint frá mikilli starfrænni misleitni staðbundinna trefjafrumna, sem stuðlar að trefjamyndun í lungum með sérstökum aðferðum.44-46 Það eru mismunandi undirhópar lungnatrefja í lungum sem búa á mismunandi líffærafræðilegum stöðum (alveolar, adventitial og peribronchial fibroblasts), og hver þeirra sýnir mismunandi umritunarsnið í scRNAseq.44 Þar á meðal var einstakur trefjafrumuhópur með mikla ECM framleiðslu auðkenndur með tjáningu á kollageni þrefaldri helix endurtekningu sem inniheldur 1 (Cthrc1). Cthrc1-jákvæðir trefjafrumur eru aðgreindir frá alveolar fibroblasts og sjást aðallega í trefjafrumum, miðlægum vefjamyndun. Þeir sýna mikla flutnings- og landnámsgetu eftir flutning í barka, sem bendir til sjúklegrar virkni þeirra. Þessar niðurstöður benda til þess að mismunandi vefjafrumuhópar séu á mismunandi líffærafræðilegum stöðum í lungum og Cthrc1 merkir skaðlega vefjafrumur með mikilli ECM tjáningu. Önnur rannsókn leiddi í ljós að svipgerðarbreytingar á öldruðum vöðvafíbróblastum í lungum liggja að baki skertri getu lungnatrefjunar úrlausnar hjá öldruðum einstaklingum.47 Aldraðir vöðvafíbróblastar sýna meiri tjáningu NADPH-oxidasa 4 (Nox4) en NFE2-tengdur þáttur 2 (Nrf2) ), sem er aðal eftirlitsaðili andoxunarálagssvörunar, er stjórnað niður. Enduroxunarójafnvægið milli Nox4 og Nrf2 kallar á öflun and-apoptotic og senescent svipgerða í öldruðum trefjakímfrumum, sem stuðlar að viðvarandi bandvefsmyndun. Reyndar, in vivo blokkun á Nox4 virkni með siRNA eða litlum sameinda hemli endurheimtir getu bandvefsupplausnar í öldruðum músum, með minnkuðum öldrunar- og andstæðingur-apoptosis svipgerðum í vöðvafíbroblastum.

Einnig er greint frá einstökum vefjagigtarsvipgerð í IgG4-tengdum sjúkdómi (IgG4-RD), sem einkennist af IgG4-jákvæðri plasmafrumuíferð og stórformri bandvefsmyndun.48 Þótt meirihluti sjúklinga með IgG4-RD bregðast vel við sykursterameðferð, undirliggjandi rökin fyrir meðferðarsvöruninni voru óljós. Við komum í ljós að tjáning sykursteraviðtakans (GR) er marktækt uppstýrð í sýktum líffærum sjúklinga, svo sem undirkirtlum, bakhimnu og kviðarholi.nýru.49 Athyglisvert er að GR er aðallega tjáð á vefjafrumur sem og hvítfrumum viðkomandi líffæris, sem skýrir að hluta hvers vegna sykursteragjöf dregur úr trefjamyndun í IgG4-RD. Þrátt fyrir að staðfesta ætti frekara framlag trefjafruma til þróunar IgG4-RD eru þessar niðurstöður dæmi um starfræna misleitni trefjafruma í þróun ýmissa meinafræðilegra sjúkdóma.

3.4|Nýrnablóðleysi og háræðatap í kviðarholi: tveir algengir meinafræðilegir sjúkdómar sem knúin eru áfram af truflun á vefjagigt í nýrum

Bandvefsbólga er síðasti algengi ferill langvinnrar nýrnasjúkdóms, óháð undirliggjandi orsök þess. Reyndar er bandvefsbólga í nýrnaberki talin besta vefjafræðilega spádómurinn um skerta nýrnastarfsemi í langvinnri nýrnastarfsemi.50 Þetta er að hluta til vegna þess að bandvefsbólga er nátengd öðrum sjúklegum sjúkdómum sem eru algengir í langvinnum langvinnum sjúkdómum, svo sem nýrnablóðleysi og háræðamissi í peritubular. Nokkrir þættir koma af stað vefjagigtarbreytingum yfir í vöðvavefjafrumur og vefjagigtarmyndun í nýrum, svo sem skaði á nálægum píplum.51,52 Eins og lýst er í fyrri kafla, umbreytast EPO-myndandi vefjafrumur/pericytes yfir í vöðvafíbróblasta sem svar við meiðslum, með samhliða tapi á EPO. .14,29 EPO framleiðsla er framkölluð í súrefnisskorti og stjórnað af súrefnis-framkallanlegum þáttum (HIF). Við normoxískar aðstæður eru HIF hýdroxýleruð hratt af HIF-prólýl hýdroxýlasa lénspróteinum (PHDs) sem stuðla að niðurbroti próteasóma HIF. Ínýru, HIF virkjun með Ph.D. hömlun endurheimtir EPO framleiðslu í vöðvafíbróblastum og PHD2-HIF2 ásinn er helsta regluverkið.53 Athyglisvert er að EPO framleiðsla í FoxD1-Cre ættmerktum trefjakímfrumum er uppstýrt með óvirkjun PHD2, en ekki með óvirkjun PHD1 eða PHD3, sem bendir til þess að EPO framleiðslu í þessum frumum sé stjórnað af einstökum aðferðum.⁵³ Þrátt fyrir að núverandi staðlaða meðferð við nýrnablóðleysi sé gjöf raðbrigða EPO úr mönnum (rhEPO), tengist utanaðkomandi rhEPO gjöf nokkrum aukaverkunum, svo sem háþrýstingi og segamyndun.^54,55Til að vinna bug á þessum göllum rhEPO, Ph.D. hemlar sem stýra genum af völdum súrefnisskorts, þar á meðal EPO, hafa verið þróaðir og notaðir til að meðhöndla nýrnablóðleysi.⁵⁶ Þó frekari rannsóknir séu nauðsynlegar varðandi langtíma skaðleg áhrif Ph.D. hemlar, að miða á vöðvafíbróblasta til að framkalla innræna EPO framleiðslu gæti verið vænleg og hagstæð meðferðaraðferð við nýrnablóðleysi við langvinnan nýrnasjúkdóm.

Háræðatap og sjaldgæf háræða myndast einnig í tengslum við bandvefsmyndun og virkni breytinga á pericytum liggur að baki þessum einkennum.^57-59Ínýru, peritubular capillaries eru umkringd pericytes, sem styðja háræðabyggingu og virkni við lífeðlisfræðilegar aðstæður. Eftir meiðslin losna þessar pericytes sig frá peritubular capillaries og flytjast til særðra pípla.^53,60 Í þessu ferli missa peritubular háræðar vélrænan stuðning pericytes, sem leiðir til|201 ARAI o.fl. háræða afturför og sjaldgæfa.^57,58Í UUO líkaninu þróast æðaþelsfrumur apoptosis og peritubular capillary tap í takt við framvindu bandvefs.⁶¹ Að auki, peritubular háræðar trefjanýrusýna formfræðilega frávik, svo sem myndun caveolae og lofttæmingu, og gegndræpi þeirra er hækkað, eins og sést í aukinni utanæðamyndun í tveggja ljóseinda smásjármyndatöku.⁶² Reyndar er minnkuð nýrnablóðframboð af völdum háræðataps og sjaldgæfs háræða í lungum greind í CKD múslíkönum með skuggaefnisbættri örtölvusneiðmynd.63 Samhliða bandvefsmyndun og hlutfallslegum EPO skorti stuðlar háræðatap í peritubular til minnkunar á súrefnisframboði til nýrnapíplur og millivef, sem eykur nýrnaskaða og myndar vítahring þróunar nýrnasjúkdóms.⁶⁴

4|FUNGERÐ HEILBRIGÐI FIBROBLASTA FYRIR FIBROSIS

Nýlegar rannsóknir sem nota scRNAseq greiningu hafa leitt í ljós svipgerða misleitni trefjafruma við meinafræðilegar aðstæður í ýmsum líffærum og þar af leiðandi sýnt fram á fjölhæfa virkni trefjafruma. Fibroblasts hafa ekki aðeins skaðleg áhrif heldur hafa einnig jákvæða virkni á samhengisháðan hátt. Í þessum kafla förum við yfir núverandi skilning á fjölbreyttri virkni vefjafrumuefna, annarra en vefjagigtarþroska.

4.1|Bólguvirkni

Fibroblasts stuðla að vefjabólgu í ýmsum samhengi.⁶⁵ Til dæmis, í músarlíkani hjartadreps, rekur vefjagigtarfrumur ekki aðeins hjartavefsmyndun heldur einnig staðbundna bólgu til versnandi hjartastarfsemi. Eftir hjartadrep, stjórna trefjafrumur í hjarta á trefjasvæðinu Sox9,^66,67sem er umritunarþáttur sem ber ábyrgð á útfellingu ECM í chondrocytes.⁶⁸ Fibroblast-sértæk eyðing á Sox9 in vivo dregur úr hjartabólgu og bandvefsmyndun í langvarandi fasa eftir hjartadrep, sem leiðir til bættrar truflunar á vinstri slegli og örmyndunar í hjartavöðva. RNAseq örvefs í hjarta leiddi í ljós að Sox9 eyðing í trefjafrumum stjórnar bólgueyðandi genum, eins og IL-6, sem og kollagengenum. ChIPseq á chondrocytes spendýra leiddi í ljós að sum þessara bólgueyðandi gena eru beint bundin af Sox9 við aukaskemmdina.69 Samanlagt, þó að rannsaka ætti frekar merki uppstreymis um SOX9 uppstjórnun, benda þessar niðurstöður til þess að Sox9 í hjartavefjafrumum stýri bæði bandvefsmyndun og bólgu eftir hjartadrep, og gæti talist nýtt meðferðarmarkmið.

Bólgueyðandi svipgerðir af vefjagigt undirhópum hafa einnig verið rannsakaðar ítarlega í iktsýki (RA). Croft o.fl. rannsökuðu músalíkön af leysingu og viðvarandi liðagigt og leiddu í ljós að vefjagigtarvirkjunarprótein-a (FAPa)-jákvæðir vefjagigtar safnast fyrir í bólguliðnum.70 Eyðing FAPa plús vefjagigtar dregur úr staðbundinni bólgu og liðskekkju, sem bendir til sjúklegrar virkni þeirra. Athyglisvert er að FAPa plús vefjafrumur eru skipt í tvo aðskilda undirhópa með scRNAseq: FAPa plús THY1 plús vefjafrumur og FAPa plús THY1- vefjafrumur. FAPa plús THY1 plús vefjafrumur eru staðbundnar í liðfóðrunarlaginu á meðan FAPa plús THY1- vefjafrumur eru í liðfóðrunarlaginu. Til viðbótar við staðbundinn mun, eru þessar trefjafrumur aðgreindar í virkni; ættleiðing FAPa plús THY1 plús vefjafrumna inn í liðinn veldur alvarlegri staðbundinni bólgu með aukinni hvítfrumnaíferð á meðan flutningur FAPa plús THY1- trefjafrumna leiðir til aukinnar beinþekjuvirkni og aflögunar á liðum án þess að auka bólgu. Þessar virka aðgreindu trefjafrumur sjást einnig í liðum manna með iktsýki. Reyndar eru FAPa plús THY1 plús vefjafrumur algengari í liðum iktsýkisjúklinga en slitgigt (OA) sjúklinga,70 sem dæmi um bólgueinkenni þeirra. Önnur rannsókn rannsakaði liðvef manna með lausu RNAseq og scRNA-seq og auðkenndu þrjá helstu vefjafrumuhópa með mismunandi yfirborðspróteintjáningu.⁷¹ Þar á meðal þenjast Pdpn plús THY1 plús CD34− trefjafrumur út í perivascular svæði bólgna liðhimnu og eru jákvæð fylgni við alvarleika liðbólgu í iktsýki. Pdpn plús THY1 plús CD34− trefjafrumur sýna mikla flæðis- og fjölgunarsnið in vitro. Athyglisvert er að flestir þessara Pdpn plús THY1 plús CD34- trefjafrumna tjá cadherin-11, sem liggur til grundvallar meinafræðilegum eiginleikum músa liðvefjafrumna.72 Undirliggjandi aðferð til að stjórna bólgueyðandi vefjagigt í iktsýki hefur einnig verið rannsakaður. Wei et al leiddu í ljós að Notch3 merki stjórnar aðgreiningu THY1 plús subliming fibroblasts sem liggur að baki liðbólgu RA.73 Erfðaþurrkun eða lyfjafræðileg blokkun á Notch3 merki dregur úr liðbólgu og beinveðrun í múslíkani RA. Á heildina litið benda þessar niðurstöður til þess að sérstaklega að miða á bólgueyðandi trefjakímfrumur geti verið efnileg meðferðaraðferð við iktsýki.

Fibroblasts virka einnig sem meðfæddar ónæmisfrumur. Pericytes/fibroblasts tjá nokkra mynsturþekkingarviðtaka, svo sem Toll-like receptors (TLR), og stuðla að staðbundnu bólgufalli. Leaf o.fl. leiddu í ljós að nýrnafrumur skynja skaðatengd sameindamynstur (DAMPs) sem losnar frá skadduðum frumum á TLR- og MyD88-háðan hátt.74 Á sama hátt og klassískar ónæmisfrumur, virkja pericytes NLRP3 inflammasome, sem leiðir til IL-1 og IL-18 seytingar. Þessar niðurstöður sýna fram á að staðsetning á millivefsfrumum eða vefjafrumur gerir þeim kleift að skynja strax upphafsskaða og virka sem útbreiðsluefni staðbundinnar bólgu. Sem annar aðferð til að breiða út staðbundna bólgu, sýndi smásjárskoðun innan lífsins að pericytes breyta formgerð sinni við bólgu og mynda eyður á milli aðliggjandi pericytes, sem auðveldar flutning daufkyrninga og skrið.⁷⁵

Fibroblasts stuðla einnig að myndun TLTs í öldruðum slösuðum nýrum.4,76 Með því að seyta homeostatic chemokines eins og CXCL13 og CCL19, fibroblasts sem búa innan TLTs fá 202|ARAI o.fl. eitilfrumur og veita starfhæft vinnupalla fyrir TLT, eins og fjallað er um í eftirfarandi kafla.

4.2|Stjórnun æxlisframvindu

Í æxlisörumhverfinu (TME) samanstanda krabbameinstengdar trefjafrumur (CAFs) stærsta frumuþáttinn í stroma TME og gegna mikilvægu hlutverki í meingerð krabbameins.⁷⁷ CAFs stuðla að framgangi krabbameins með margvíslegum aðferðum, svo sem ECM endurgerð, og seytingu vaxtarþátta og bólgueyðandi frumuefna. CAFs stjórna einnig nýliðun ónæmisfrumna og bæla ónæmisviðbrögð gegn æxli.^77,78CAFs sýna mikinn virkni og svæðisbundinn fjölbreytileika eftir líffærum þeirra sem búa. Til dæmis, í kirtilkrabbameini í brisi (PDAC), eru tvær aðskildar undirgerðir CAF auðkenndar: einn undirhópur CAFs er staðsettur við hlið æxlisfrumna með aukna tjáningu á SMA á meðan hinn undirhópurinn er staðsettur fjarlægur æxlisfrumum og seytir bólgusýtókínum, ss. IL-6.⁷⁹Í brjóstakrabbameini eru CAFs flokkuð í þrjá undirhópa eftir uppruna þeirra, sem hver um sig hefur sjálfstæða forspárgetu.80 Athyglisvert er að rannsóknir hafa bent til þess að þessum ólíku undirhópum CAFs gæti verið skipt niður í tvær virkni aðgreindar undirgerðir: krabbameinshvetjandi CAFs (pCAFs) ) og krabbameinshamlandi CAFs (rCAFs).77,81 Tilvist rCAFs hefur verið gefið í skyn af athuguninni að erfðaþurrkun eða virk inngrip í fjölgun CAFs hamli ekki, heldur stuðlar frekar að framgangi krabbameins.^82-84Þrátt fyrir að enn eigi eftir að ákvarða sérstaka merkið fyrir rCAFs, leiddi nýleg rannsókn í ljós að rCAFs í PDAC einkennist af tjáningu Mifflin,⁸⁵sem fyrst var auðkennt sem glýkósýlfosfatidýlínósítól-ankert prótein sem merkir sérstaklega mesenchymal stromal/stofnfrumur.86 Hjá sjúklingum með PDAC er íferð Meflin plús CAFs í jákvæðri fylgni við hagstæðar niðurstöður. Við greiningu á músamódeli undir húð, dró lentiveiru-framkallað Meflin flutning til æxlisstrómafrumna niður æxlisvöxt og SMA plús CAF íferð. Stroma æxla Mifflin knockout músa sýnir beinari og breiðari kollagenbyggingu og magn Mifflin tjáningar í PDAC manna tengist breyttri kollagenbyggingu. Í ljósi þess að framþróun krabbameins er nátengd matrix endurgerð, 87 benda þessar niðurstöður til þess að Meflin plús CAFs bæli æxlisframvindu með því að hindra nýmyndun kollagen. Þrátt fyrir að þörf sé á frekari rannsóknum á undirliggjandi kerfi Meflin plús CAF þróunar, gæti stjórnun rCAFs verið ný lækningaaðferð í krabbameinsmeðferð.

4.3|Endurnýjunaraðgerðir

Þrátt fyrir að skaðleg áhrif vefjafrumuefna hafi vakið áhuga á rannsóknum eins og lýst er í fyrri kafla, stuðla vefjafrumur einnig að endurnýjun vefja vegna meiðsla. Reyndar, að hindra starfsemi vefjafrumukrabbameins leiðir ekki endilega til betri niðurstöðu. Til dæmis hindrar eyðing Postn plús myofibroblasts í hjarta viðeigandi örmyndun, sem leiðir til slegilsbrots og hærri dánartíðni.³²

Nýlegar rannsóknir hafa leitt í ljós að í vefjaskemmdum og viðgerðum hefur sérstakur undirhópur trefjafrumna endurnýjunaráhrif í mörgum aðferðum. Í húð er vefjagigt skipt í tvo flokka eftir staðsetningum: tafjablöðrur í efri hluta leðurhúðarinnar og nettrefjablöðrur í neðri leðurhúðinni.88 Eftir meiðslin eru nettrefjablöðrur sóttar í meinið áður en papillary fibroblast flytur og skilja út kollagen sem bera ábyrgð á örum. . Aftur á móti stuðla papillary fibroblasts, sem eru teknar til síðar eftir meiðsli, að endurnýjun hársekkja. Þessar niðurstöður benda til þess að staðbundin og virkni aðgreindar trefjafrumur undirgerðir stuðla að endurnýjun húðsára á samræmdan hátt. Nýleg scRNAseq greining leiddi einnig í ljós að trefjafrumur í sárum í húð sýna mikla misleitni og hægt er að flokka þær í tólf undirþyrpingar.89 Gervitíma- og RNA hraðagreining sýndi fram á að sumir þessara klasa tákna aðgreiningarástand í átt að samdrætti svipgerða á meðan aðrir öðlast endurnýjandi svipgerðir. Athyglisvert hefur verið greint frá einstökum undirhópi húðfíbroblasta sem sérhæfir sig í vefjaviðgerðum vegna áverka. Eftir húðmeiðsli fara trefjavefsfrumur sem eru í heilahimnunni, sem er hlaupkennd himnubygging sem skilur að húðina og stífa uppbygginguna að neðan, upp á yfirborð húðarinnar.90 Til að bregðast við djúpum áverkum stýra bandvefsfrumum í kringum sig inn í sárið og myndast. bráðabirgðafylki. Meirihluti þessara „fascia fibroblasts“ er merktur með enailed 1 (En1), sem fyrst var auðkenndur sem merki trefjamyndandi ættarfrumna í bakhúð músa.⁹¹ Mikið af bandvefsfrumum í sárinu er í jákvæðri fylgni við dýpt örsins. Reyndar kemur erfðafræðileg eyðing á bandvefsfrumum í fasa í veg fyrir að fylkisstýri inn í sárið og leiðir til gallaðra öra. Ígræðsla ógegndræprar filmu undir húðinni kemur í veg fyrir að bandvefsfrumur flæðir út og veldur opnu öri. Einnig hefur verið greint frá framlagi annars einstaks fibroblast undirhóps, fitufrumnaforvera (APS),; APs hafa samskipti við CD301b auk átfrumna og stuðla að endurnýjun húðar eftir meiðsli.⁹² Á heildina litið benda þessar niðurstöður til þess að ólíkir undirhópar trefjafruma með sérhæfða virkni stuðli að endurnýjun húðar eftir meiðsli.

Þessar „endurnýjandi trefjafrumur“ sjást einnig ínýru. Örsmásjár athugun leiddi í ljós að vöðvafíbróblastar flytjast um slasaða pípla og styðja við þær í nýrnaskaðalíkaninu, sem bendir til þess að vöðvafíbroblastar gætu auðveldað endurmyndun píplafrumna.93 Með því að nota P0-Cre: DTR mýs, þar sem barnaveikaeitur (DT) er gefið. tæmir P0-Cre ættmerkta vefjafrumur í nýrum, komum við í ljós að þynning vefjakvista á fyrstu stigum meiðsla dregur úr endurnýjun pípla og eykur nýrnaskaða.⁹⁴ Athyglisvert er að til að bregðast við meiðslum stjórna trefjafrumur tjáningu retinaldehýð dehýdrógenasa 2 (RALDH2), sem er hraðatakmarkandi ensím retínósýrumyndunar. Retínósýruviðtaki (RAR) er tjáður á nærliggjandi píplufrumum og B-kristallín, afurð RAR markgena, er uppstýrt eingöngu í skadduðum nærpíplumfrumum. Andhverfur örvi RARs dregur úr píplufrumufjölgun in vitro. Í ljósi þess að retínósýra sem er seytt af stromal mesenchyme í fósturvísanýruer nauðsynlegt fyrir þróun þvagrásarbrumsins,^95,96þessar niðurstöður benda til þess að RALDH2 plús vöðvafíbróblastar gætu gegnt mikilvægu hlutverki í endurnýjun skaddaðra nærpípla með retínósýruboðum í upphafi meiðsla.