CCL24/CCR3轴通过刺激M2型巨噬细胞极化和成纤维细胞活化在Ang II诱导的心力衰竭中发挥核心作用

浙江大学医学院附属第一医院马量老师团队在《Cell Biol Toxicol》发表了题目为：CCL24/CCR3 axis plays a central role in angiotensin II-induced heart failure by stimulating M2 macrophage polarization and fibroblast activation的研究论文，本研究旨在探讨多效性趋化因子CCL24在心力衰竭中的作用机制。

简介：

心力衰竭（HF）具有较高的发病率和死亡率，不仅降低心脏的泵血能力，而且阻碍心脏电传导。因此，迫切需要揭示心力衰竭的原因，并找到一种有效的治疗方法。趋化因子是能够引起免疫细胞定向迁移和激活的炎症细胞因子家族。充血性心力衰竭 (CHF) 患者的几种趋化因子水平显著升高，表明CHF 可能存在未被识别的致病因素。CCL24是一种多效趋化因子，通过CCR3受体参与炎症反应。同时，CCL24是心脏衰老的炎症标志物之一，与衰老心脏早晚期左心室充盈率下降呈正相关。此外，在使用钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂治疗 TAC 诱导的心脏肥大和心力衰竭时，CCL24 表达显著降低。因此，推测 CCL24/CCR3 参与心力衰竭期间的心脏重塑。在本研究中，采用荧光标测技术在离体Langendorff小鼠心脏上同步记录房颤持续时间、心房传导速度、动作电位时程等，评估了CCL24 Ab 在 Ang II 诱导的房性心律失常和电重构中的作用。

关键词：

心力衰竭、CCL24、M2巨噬细胞、心脏成纤维细胞

研究结果：

心力衰竭患者心脏 M2 巨噬细胞、心脏CCL24表达和循环CCL24水平升高

老年小鼠心脏组织中的CCL24水平高于年轻小鼠，老年小鼠心脏的心肌纤维化比年轻小鼠更严重（图 1）。

图1 CCL24/CCR3 轴与心力衰竭的相关性

CCL24 Ab 处理阻碍Ang II 诱导的房性心律失常发生和电重构

Ang II 诱导的小鼠AF总持续时间高于CCL24 Ab 小鼠组。Ang II 降低了小鼠的心房传导速度，而 CCL24 Ab 小鼠的右心房传导速度增加。Ang II 诱导的小鼠右心房APD80显著增加，CCL24 Ab 恢复了小鼠右心房的 APD80（图 2）。

图2  CCL24抗体处理阻碍Ang II诱导的心脏电重构

CCL24 Ab 处理阻碍Ang II 诱导的心脏肥大和结构功能障碍

与 Ang II 诱导的小鼠相比，CCL24 Ab 处理增加了左心室 (LV) 射血分数 (EF) 和缩短分数 (FS)。CCL24 Ab 可以减轻 Ang II 刺激期间的心脏肥大，表现在心脏大小、心脏重量与体重 (HW/BW) 比和肌细胞横截面积方面（图 3）。

图3 CCL24 抗体处理阻碍Ang II 诱导的心脏肥大和结构功能障碍

CCL24 Ab处理抑制 Ang II 诱导的心肌纤维化

Masson 染色和 Sirius red 染色、COL1A1 免疫荧光结果显示，与 Ang II 诱导的小鼠相比，CCL24 Ab 处理组的心脏纤维化显著减少，CCL24 Ab在Ang II 条件下显著减少了心脏外周和间质胶原沉积（图4）。

图4 CCL24 抗体处理阻碍Ang II诱导的心脏纤维化

转录谱的RNA表达分析和生物信息学分析

GSEA表明，CCL24 Ab组与免疫反应、炎症反应、先天免疫反应、细胞对LPS反应过程相关，与心肌收缩和肥厚性心肌病呈负相关。巨噬细胞中CCL24的 mRNA 表达高于内皮细胞、成纤维细胞和 T 细胞（图 5）。

图5 转录谱数据分析

CytoF 揭示小鼠心脏的免疫状态与对照组相比，Ang II组小鼠M2巨噬细胞和单核细胞的比例和频次显著增加。与Ang II组相比，Ang II+CCL24 Ab组小鼠M2巨噬细胞和单核细胞显著减少（图 6）。

图6 CytoF 揭示小鼠心脏的免疫状态

CCR3受体在心肌组织不同类型细胞中的免疫荧光共定位

CCR3受体的免疫荧光共定位在心脏成纤维细胞（波形蛋白）和巨噬细胞（CD163）中，而不是在内皮细胞（CD31），平滑肌细胞（TAGLN）中 和心肌细胞 (Myh6)（图7）。

图7 CCR3受体的免疫荧光共定位

CCL24促进原代心脏成纤维细胞活化

CCL24促进成纤维细胞活化，也可以促进心脏原代成纤维细胞的增殖。CCL24增加ACTA2、CCN2(CTGF)、Col1a1 和 Col3a1 的mRNA表达，增强 ACTA2、Col1A1、Col3A1、Tgfβ1 和 CCN2(CTGF) 的蛋白表达，促进成纤维细胞向肌成纤维细胞的分化（图 8）。

图8 CCL24 促进原代心脏成纤维细胞活化

CCL24促进原代心肌成纤维细胞迁移

如图所示，CCL24 促进原代心脏成纤维细胞的迁移。Transwell 迁移测定排除了 CCL24 在伤口愈合试验中的增殖效应，揭示了CCL24 显著增加迁移细胞的比例（图 9）。

图9 CCL24促进原代心肌成纤维细胞的迁移

转录谱的 RNA 表达分析

与静息状态心脏原代成纤维细胞相比，心脏原代成纤维细胞在 CCR3 抑制剂刺激期间减少了 996 个基因，包括与心脏原代成纤维细胞活化有关的ACTA2、COL3a1、Tgf-β2、COL5a1、COL6a1、COL6a2、COL7a1 和 COL8a1基因（图 10）。

图10 转录谱的数据分析

差异表达基因的生物信息学分析

基于Gene Ontology (GO)数据库分析，差异表达基因在发育过程、细胞增殖、细胞周期、细胞死亡等方面的20个富集。在信号通路分析方面，丰富在 “Cytoskeletal regulation by RhoGTPase”、“Signaling by Rho GTPases”、“TGF-beta signaling pathway”、“EGF receptor signaling pathway”，其次是信号转导、趋化因子信号通路、免疫系统等。进行GSEA分析，发现 CCR3 抑制剂组与细胞分裂、细胞粘附、扩张型心肌病和肥厚型心肌病呈负相关（图11）。

图11 差异表达基因的生物信息学分析

结论：

1. CCL24/CCR3 轴在 Ang II 诱导的心力衰竭期间心脏重塑的病理发展中起着至关重要的作用。

2. 抑制 CCL24可能成为 Ang II 诱导小鼠心力衰竭的潜在治疗靶点。

3.CCL24 抗体在心脏中的保护作用，与受损心脏内 M2 巨噬细胞极化和心脏成纤维细胞活化的减少有关。

参考文献：

Wang Z, Xu H, Chen M, Lu Y, Zheng L, Ma L. CCL24/CCR3 axis plays a central role in angiotensin II-induced heart failure by stimulating M2 macrophage polarization and fibroblast activation. Cell Biol Toxicol. 2022 Sep 22. pii: 10.1007/s10565-022-09767-5. doi: 10.1007/s10565-022-09767-5. PubMed PMID: 36131165.