血管内皮细胞(内皮细胞,EC)遍及整个血管,是氧气和营养物质运输,免疫细胞运输以及从远处组织清除废物的重要渠道。当前,内皮细胞(EC)的代谢被认为是促进血管生成的重要因素。 EC代谢途径(例如糖酵解,脂肪酸氧化和谷氨酰胺代谢)在血管生成过程中起着多种重要作用。研究表明,在糖酵解过程中主要的限速酶phosphofluctoxin-2 /果糖-2,6-双磷酸酶3(PFKFB3)通过抑制其强激酶活性而显着降低了糖酵解活性。它可能抑制病理性血管生成。 EC还通过血管生成信号促进组织稳态和再生,但是尚不清楚EC是否参与代谢性血管生成串扰并调节局部缺血诱导的肌肉再生。
最近,苏黎世联邦理工学院的Katrien DeBock团队(第一作者张静)发表了一篇有关细胞代谢的文章,题为“通过诱导M2样巨噬细胞极化,从缺血中再生出内皮乳酸控制肌的运动”,它通过分泌乳酸的内皮细胞介导巨噬细胞极化。澄清要做。促进血管和肌肉再生表明,肌肉具有从内皮细胞到巨噬细胞的第二种乳酸穿梭机制。巨噬细胞在骨骼肌再生中起重要作用。研究人员发现,内皮细胞(EC)中糖酵解调节因子pfkfb3的特定缺失可以减轻缺血性后肢的血管生成和肌肉再生。这是由于巨噬细胞促进血管生成和促进M2表型再生的能力减弱。为了分析内皮细胞PFKFB3特异性基因敲除小鼠的缺血后M2型极化缺陷与肌肉修复受损之间的功能相关性,研究人员在小鼠中使用了非极性骨髓来源的巨噬细胞或M2型巨噬细胞。发现注射到后肢中的M2型巨噬细胞可显着促进内皮细胞PFKFB3特异性敲除小鼠的肌肉修复,但并未完全达到对照水平。这表明内皮细胞PFKFB3敲除对缺血后肌肉组织修复的影响是由于M2巨噬细胞极化的调节。为了研究
EC是否利用血管生成机制影响巨噬细胞极化,研究人员使用了野生型小鼠内皮细胞和与BMDM共培养的PFKFB3敲除小鼠内皮细胞。我们分离发现野生型小鼠的内皮细胞被显着促进,BMDM分化为M2型巨噬细胞。有趣的是,用mEC-CM(适应培养基)刺激BMDM不能完全重现经典的IL-4介导的M2极化。从mEC CM中去除代谢物会降低诱导M2型极化的能力。正常内皮细胞的细胞因子和代谢产物以及PFKFB3敲除内皮细胞衍生的培养基的分析显示,PFKFB3敲除内皮细胞后细胞因子没有明显变化,但乳酸分泌显着减少。 ..同时,在补充生理浓度的乳酸后,PFKFB3敲除内皮细胞衍生的培养基促进了M2型巨噬细胞极化能力的增强。值得注意的是,乳酸控制巨噬细胞极化的能力需要适应培养基。这表明功能极化需要存在其他细胞因子或代谢产物。研究人员收集了进一步分化的巨噬细胞培养物,发现由PFKFB3敲除内皮诱导的巨噬细胞培养物分泌更多的VEGF。通过促进M2巨噬细胞极化来恢复内皮细胞(通过移植M2巨噬细胞或增加乳酸水平)的PFKFB3特异性基因敲除小鼠中的肌肉VEGF水平可以增加血管密度,后者可通过施用之后产生的乳酸未能达到野生小鼠的水平。这表明在血管生成中(至少在缺血性肌肉中)观察到的缺陷是PFKFB3对内皮迁移/增殖的直接抑制作用以及肌肉微环境对血管生成刺激的减少的综合作用。我是。单羧酸转运蛋白1(MCT1)是乳酸的重要载体。为了研究内皮细胞来源的乳酸促进巨噬细胞极化的分子机制,研究人员使用巨噬细胞MCT1专门敲除了小鼠(Sai Industrial Biological Construction),以进行进一步研究。已经完成。发现在下肢缺血的情况下,MCT1敲除巨噬细胞抑制了M2巨噬细胞的分化,同时减少了肌肉组织中VEGF的分泌。病理分析表明,MCT1基因敲除抑制血管生成和肌肉组织再生。在放射性标记实验中,我们发现巨噬细胞使用MCT1作为乳酸载体将内皮衍生的乳酸转运到细胞中,并以巨噬细胞的底物参与氧化代谢。它为巨噬细胞在低氧和营养不良的情况下运作提供了能量。简而言之,这项研究表明内皮细胞利用其独特的代谢特性来调节缺血过程中的肌肉再生,其方式依赖于乳酸穿梭至巨噬细胞的血管生成。乳酸介导的巨噬细胞极化促进血管生成和肌肉再生。因此,EC特异性pfkfb3的丢失会降低肌肉中的乳酸水平,并损害缺血后的肌肉修复。代谢性血管内分泌信号提供了EC促进组织动态平衡和再生的新机制。