IF50.5｜单核细胞向组织驻留巨噬细胞分化需要DHPS

DHPS缺失导致全身组织驻留巨噬细胞缺陷，单核细胞持续涌入却无法分化成熟。

这篇按生信解读号的读法拆：先看背景和问题，再看作者怎么做、做出了哪几条硬发现，最后把数据和代码收走。

研究背景

组织驻留巨噬细胞（RTMs）在胚胎期形成，通过自我更新维持，负责清除死细胞和碎片，维持组织稳态。组织损伤时，骨髓来源的单核细胞进入组织并分化为RTMs，补充巨噬细胞池。多胺代谢中的亚精胺是DHPS介导的eIF5A羟腐胺修饰的底物，羟腐胺化的eIF5A能提高特定mRNA的翻译效率，尤其是含多聚脯氨酸基序的转录本。此前研究显示多胺代谢影响T细胞命运和巨噬细胞替代激活，但DHPS在稳态巨噬细胞中的作用尚不清楚。

科学问题

卡在哪里： 控制单核细胞向RTM转变及成熟RTM维持的通用细胞内在机制仍不清楚。此前对DHPS的研究多集中在炎症或代谢疾病模型，缺乏在稳态下对巨噬细胞发育和维持的系统性分析。

本文要回答： 探究DHPS在稳态巨噬细胞发育和RTM维持中的作用，并解析其分子机制。

技术路线

作者主要用了：条件性基因敲除小鼠、流式细胞术、scRNA-seq、bulk RNA-seq、蛋白质组、Ribo-seq。

作者构建了髓系细胞特异性敲除Dhps的小鼠（Dhps-ΔM），通过流式细胞术和成像分析多个组织中巨噬细胞亚群，发现RTMs普遍缺失。进一步利用联体共生和骨髓嵌合体实验证明缺陷源于巨噬细胞自身。通过scRNA-seq和蛋白质组学发现DHPS缺失导致巨噬细胞分化阻滞和细胞粘附信号通路下调。利用RiboTag小鼠进行核糖体结合转录本测序，鉴定出依赖DHPS翻译的粘附相关基因。最后通过功能实验验证DHPS缺失巨噬细胞在胞葬和组织稳态维持中的缺陷。

图 1　Fig. 1。图1展示了多胺生物合成和eIF5A羟腐胺化通路，以及Dhps-ΔM小鼠中DHPS蛋白和eIF5A羟腐胺化水平下降。流式细胞术显示腹膜、肺和肝中RTM亚群（TIM-4+或Siglec-F+）显著减少，而总巨噬细胞数量变化不大。

核心亮点

亮点 1｜DHPS缺失导致全身RTM缺陷

在Dhps-ΔM小鼠中，腹膜（TIM-4+）、肺（Siglec-F+）、肝（TIM-4+）、心、脑、脾和肾等多个组织的RTMs显著减少，而总巨噬细胞数量变化不大。联体共生实验显示，Dhps-ΔM小鼠的RTM池可被野生型来源的单核细胞填充，表明其RTM缺陷源于巨噬细胞自身存活或分化问题。骨髓嵌合体实验进一步证实，Dhps-ΔM来源的单核细胞无法在竞争环境中重建RTM池。这些结果表明DHPS是RTM分化和维持的通用细胞内在因子。

图 2　Fig. 2。图2通过流式细胞术显示Dhps-ΔM小鼠RTMs随时间减少，而Ly6C+单核细胞持续存在。联体共生和骨髓嵌合体实验表明缺陷源于巨噬细胞自身。氯膦酸盐脂质体清除后，Dhps-ΔM小鼠单核细胞无法重建RTM池。Ki-67和活性caspase-3染色显示DHPS缺失巨噬细胞增殖减少、凋亡增加。诱导性敲除实验证实成熟RTM的维持也需要DHPS。

亮点 2｜DHPS缺失阻断RTM分化

scRNA-seq分析腹膜巨噬细胞发现，Dhps-ΔM小鼠中成熟RTM（Timd4+）簇减少，而Ccr2+单核细胞来源的未成熟巨噬细胞簇（cluster 1和2）增多。cluster 2高表达Adgre1但缺乏Timd4，代表分化阻滞的中间状态。在肺巨噬细胞scRNA-seq中同样观察到成熟肺泡巨噬细胞簇缺失，而中间态簇富集。将腹膜cluster 2的上调基因签名映射到肺数据，发现其对应肺中的cluster 1和10，提示存在跨组织的共同分化阻滞状态。

图 3　Fig. 3。图3的scRNA-seq聚类分析显示Dhps-ΔM小鼠腹膜巨噬细胞中成熟RTM簇（cluster 3）减少，而Ccr2+单核细胞来源簇（cluster 1）和Adgre1+未成熟簇（cluster 2）增多。通路分析显示cluster 2中染色质重塑、翻译和增殖通路下调，炎症通路上调。蛋白质组学火山图显示细胞粘附和整合素信号通路蛋白下调。

亮点 3｜细胞粘附与信号通路受损

蛋白质组学显示DHPS缺失巨噬细胞中细胞粘附、整合素信号和代谢通路蛋白下调，而炎症通路蛋白上调。Ribo-seq鉴定出13个在DHPS缺失巨噬细胞核糖体上显著减少的转录本，包括Il1rl1（编码ST2）、Tnik、Amigo2等，多与细胞粘附和信号传导相关。功能实验证实DHPS缺失巨噬细胞对IL-33反应受损，且细胞粘附能力显著下降，形态变圆。这些结果表明DHPS通过影响特定mRNA翻译来维持巨噬细胞的粘附和信号传导能力，从而支持RTM分化。

图 4　Fig. 4。图4的Ribo-seq热图显示13个基因在DHPS缺失巨噬细胞核糖体上显著减少，包括Il1rl1、Tnik等。流式细胞术证实ST2蛋白表达下降，且DHPS缺失巨噬细胞对IL-33反应受损。bulk RNA-seq通路分析显示细胞粘附、信号和迁移通路下调。细胞粘附实验显示DHPS缺失巨噬细胞更易被EDTA脱离，形态更圆。

亮点 4｜组织形态与相互作用异常

成像分析显示，Dhps-ΔM小鼠肺中巨噬细胞体积增大，与基质细胞的重叠减少；肾脏中诱导性敲除Dhps后，巨噬细胞变大且更圆；小胶质细胞也出现形态和分支改变。这些形态学变化与细胞粘附缺陷一致，提示DHPS缺失巨噬细胞无法与组织微环境建立正常相互作用，这可能是其无法完成RTM分化和维持的原因之一。

图 5　Fig. 5。图5显示DHPS缺失巨噬细胞体外吞噬凋亡细胞能力下降，体内清除应激红细胞能力受损。Dhps-ΔM小鼠BAL上清光密度升高，表明肺泡蛋白沉积症。BAL中CD45+细胞、单核细胞和中性粒细胞增多。氯膦酸盐脂质体清除后，Dhps-ΔM小鼠肝脏出现充血、坏死和结构异常。

亮点 5｜稳态功能缺陷与组织损伤

DHPS缺失巨噬细胞体外吞噬凋亡细胞的能力下降，体内清除应激红细胞的能力也受损。Dhps-ΔM小鼠出现肺泡蛋白沉积症，BAL中CD45+细胞、单核细胞和中性粒细胞增多，表明肺部炎症和组织稳态破坏。在氯膦酸盐脂质体清除肝脏巨噬细胞后，Dhps-ΔM小鼠肝脏出现充血、坏死和结构异常，而对照组正常恢复。这些结果证明DHPS对于巨噬细胞执行胞葬等稳态功能及维持组织完整性至关重要。

生信可带走

这一块是给做分析的人用的，不是科普点缀。

• 方法栈： 条件性基因敲除小鼠、流式细胞术、scRNA-seq、bulk RNA-seq、蛋白质组、Ribo-seq
• 公开数据： 原文未给出公开组学登录号
• 代码： 原文未给出公开 GitHub/GitLab 仓库
• 谁该点开原文： 研究巨噬细胞发育、组织稳态或翻译调控的生信和免疫学研究者。

带走一句

DHPS介导的eIF5A羟腐胺化是巨噬细胞获得组织驻留特性的通用翻译控制节点，分析巨噬细胞分化或稳态时应考虑多胺代谢状态。