肾脏巨噬细胞有不同的亚群，占据不同的微环境

巨噬细胞是吞噬和消化病原体、癌细胞或细胞碎片的免疫细胞。肾脏像身体中的其他组织一样，从出生时就含有肾脏巨噬细胞(KRMs)。这些KRMs保护肾脏免受感染或损伤，并通过吞噬碎片或死亡的肾细胞来帮助维持组织健康。

在其他器官中，巨噬细胞的位置会影响它们的功能。现在，阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)的詹姆斯·乔治博士和他的同事们首次报告了老鼠肾脏包含位于空间离散微环境中的七个不同的KRM群体，每个亚群体都有独特的转录组特征——一种衡量哪些基因活跃的方法，这表明不同的功能。

UAB的研究发表在杂志上江森自控的洞察力是空间转录组学的一种应用自然方法被评为2020年年度最佳方法。

乔治说:“KRMs在肾脏内的特定区域的分层以前是未知的。”的空间位置巨噬细胞影响它们在其他组织中的功能，如肺、脾脏和肝脏，并形成它们对免疫挑战的反应。尽管已知许多疾病状态与KRM有关，针对人群具有巨大的治疗前景，但这种策略的成功设计和实施受到我们目前对KRM调节和损伤反应作为时间函数的理解的限制。”

George，共同通讯作者Anupam Agarwal，医学博士和UAB的同事在正常肾脏中追踪到这些KRMs，以及在限制血液流动19分钟的实验损伤后的肾脏中。这样的急性肾损伤可导致慢性肾脏疾病，因此了解损伤后KRM亚群的变化是小鼠肾脏KRM图谱的重要组成部分。这样的图谱将作为未来研究巨噬细胞系统在正常和损伤肾脏中的作用的参考点。

分别于伤后12小时、1天、6天、28天检查肾脏。

乔治说:“在受到损伤后，我们追踪了这些亚群，因为它们似乎在整个组织中重新定位，这表明这些细胞可能在对损伤做出反应时移动。”巨噬细胞有移动的能力，类似于变形虫。

在损伤后28天，3个巨噬细胞亚群大部分返回到损伤前发现的位置，但4个亚群仍然分散在整个肾脏。“因此，”George说，“我们的数据支持长期以来假设的急性肾损伤后免疫系统失调，这可能是导致急性肾损伤事件后慢性肾病风险增加的主要因素。”

人类的两个肾脏各有超过100万个肾元。肾元是肾脏的微小功能单位，它从血液中排出液体，然后将大部分液体回流到血液中，同时保留通过输尿管流向膀胱的废尿。肾元的不同部分具有不同的功能，研究人员发现不同的巨噬细胞群与肾元的不同部分有关。

这项研究首先对从整个小鼠肾脏中分离出来的58304 KRMs进行单细胞RNA测序。通过对3000个可变基因的分析，他们确定了7个主要的不同亚群，这些亚群具有独特的转录组特征——从活性基因转录而来的信使rna。

其中6个群集中的差异表达基因表明至少有一种特定功能。例如，George说:“集群1、3和6中最重要的基因本体术语涉及抗菌、抗病毒和抗真菌反应。聚类2包含与铁反应、吞噬和伤口愈合相关的术语，表明参与了稳态功能。聚类0和4映射到很少的术语，但分析包含了肿瘤坏死因子和凋亡。”

“这些不同的基因本体映射表明，每个集群执行一个不同的转录程序，这可能是每个集群所在位置的函数。”

集群的位置是通过将肾脏薄片放在Visium空间基因表达显微镜载玻片上找到的，载玻片约为四分之一英寸见方。Visium系统中的技术允许研究人员根据转录组特征定位每个亚群在肾脏解剖结构中的位置。

正常肾脏的两个簇位于皮质，即肾脏的外部区域。四个位于髓质(皮层下方的区域)，一个位于乳头(肾脏的中心区域)。位置重要性的一个例子是三个亚簇的协调定位，以保护肾脏免受感染。乔治说:“簇1、3和6的转录组和位置描述了来自输尿管的战略性免疫屏障，输尿管是肾脏感染最常见的起源。”

重要的是，损伤后28天的KRM转录组图谱——许多KRM亚群不再表达其原始特征，并存在于新的位置——持续改变。乔治说:“考虑到急性损伤后转录和空间分布的持续中断，KRMs可能会影响向慢性肾脏疾病的过渡。”“单一的急性肾损伤事件会大大增加发展为肾病的风险慢性肾病尽管这种转变背后的机制尚不清楚。”

在UAB, George是外科系的教授，Agarwal是内科肾内科的教授。这项研究的共同第一作者是UAB外科的Matthew D.张和Elise N. Erman。