作者：黄勇 北京积水潭医院

巨噬细胞对组织修复和再生至关重要。然而，分子程序，以及它们在组织损伤期间和之后的激活时间，还没有很好的定义。通过对感觉毛细胞死亡后的巨噬细胞进行高时空分辨率单细胞分析，并结合实时成像，我们发现相同数量的巨噬细胞通过三种主要抗炎激活状态的序列转变。巨噬细胞首先显示糖皮质激素激活的信号，然后是IL-10信号，最后是IL-4/多胺信号诱导氧化磷酸化。重要的是，糖皮质激素和IL-10信号的功能丧失表明序列的每个步骤都是独立激活的。最后，我们发现IL-10和IL-4信号在再生过程中协同作用，促进毛细胞和传出神经元之间的突触发生。我们的结果表明，在再生器官的组织损伤过程中，巨噬细胞除了从M1转换到M2之外，还通过体内三种抗炎途径依次独立地转换。
天然免疫细胞，尤其是巨噬细胞，在脊椎动物胚胎发育、组织修复和再生过程中至关重要。在再生物种的主要器官损伤期间或之后消融巨噬细胞会阻断再生过程。然而，在高时空分辨率下控制其活动和动态的信号序列仍然定义不清。
巨噬细胞以各种分子激活状态存在。它们通常被分类为促炎性（M1）或抗炎性（M2），这取决于它们被激活的细胞因子/信号的类型。然而，这一分类源于与淋巴细胞T辅助细胞（Th）激7的比较，是一种过于简单的分类。首先，幼虫还没有功能性Th细胞，这使得命名变得无关紧要。此外，M1巨噬细胞可被多种促炎信号激活，如白介素-1、干扰素γ、脂多糖（LPS），而M2由抗炎糖皮质激素、白介素-10、白介素4/13等8触发。此外，这些信号中的每一个都会根据上下文触发不同的下游基因调控网络，并具有不同的功能。然而，在不同的组织损伤情况下（病原体诱导的、无菌的或混合损伤），已经观察到从M1到M2的转换。
已经提出了两种模型，并在组织损伤后进行了观察：“表型转换”，即同一人群从促炎人群转换为抗炎人群，或依次“独立招募”促炎人群和抗炎人群。在组织再生过程中，哪一种模型起作用仍缺乏文献记载。最近在尾鳍再生模型中的一项研究表明，同样的巨噬细胞可以从促炎性（tnfa + ) 抗炎（cxcr4b + ) 在再生过程中有利于表型转换模型。然而，由于缺乏高时空分辨率分析，细胞在组织损伤过程中是否能在几种促炎状态或抗炎状态之间顺序转换尚不清楚。事实上，迄今为止研究的大多数损伤模式都发生在许多天内，这使得观察不同巨噬细胞激活状态之间的快速转变具有挑战性。在组织再生过程中，确定转变的时间以及由每种激活状态触发的遗传程序对于设计靶向免疫调节疗法将是非常宝贵的。
在这里，我们利用侧线中发生的快速感觉毛细胞（HC）再生，来识别在再生器官损伤期间控制巨噬细胞活性和动力学的分子“什么”（信号和遗传程序）和“何时”（激活序列）。使用高分辨率显微镜和scRNAseq的组合，我们显示巨噬细胞群体被三种主要的抗炎途径顺序地和独立地激活。最后，复合突变分析表明IL-10和IL-4信号在毛细胞损伤后的突触发生中具有协同作用。
组织损伤引发炎症反应，包括巨噬细胞向损伤部位的募集。这些巨噬细胞将负责清除细胞碎片，重塑细胞外基质，并在某些情况下向组织干细胞提供信号以启动修复过程。最近的一项研究表明，巨噬细胞迅速侵入神经基质并吞噬死亡的HCs。我们将该群体命名为“效应巨噬细胞”。目前尚不清楚效应物是否代表单个或几个巨噬细胞群体。最近对肌肉再生的一项研究表明，两个巨噬细胞群体在损伤后受到动态调节。一个群体对组织损伤反应迅速，并在24小时内离开受损区域，而另一个群体与肌肉干细胞接触的时间更长。因此，了解效应巨噬细胞如何分子调控的第一步是描述HC死亡后它们的动态。为了随时间追踪巨噬细胞和HCs，我们研究了Tg（mpeg:GFP）和Tg（she:lckmScarletI）转基因幼虫，其中巨噬细胞和神经基质细胞分别被标记。神经肥大HCs表面上沿着幼虫体分布。新霉素治疗30例 min通过半胱天冬酶非依赖性细胞死亡快速杀死HCs。巨噬细胞早在15岁就开始吞噬死亡的HCs 第一个细胞死亡后分钟。为了描述效应巨噬细胞从进入神经基质到HC再生过程中离开的动力学，我们进行了巨噬细胞募集试验。