2025年6月19日，Nature Immunology在线发表了必赢线路检测3003免疫调控与成像团队题为“Neuroprotective liver portal area macrophages attenuate hepatic inflammation”的最新研究成果，通过完整肝叶的三维成像结合单细胞测序，从空间分布、发育起源及功能特征三个维度，鉴定出一类特异性富集于肝脏汇管区的CX3CR1⁺CD63⁺巨噬细胞亚群（命名为LPAM）。研究发现LPAM通过抑制中性粒细胞浸润延缓非酒精性脂肪肝炎进展，通过维持交感神经结构的完整性参与肝脏免疫稳态调控。Nature Immunology 同期发布题为“Portal macrophages maintain liver homeostasis”的新闻报道，评论到：“该研究揭示了一群驻留于肝门静脉区的巨噬细胞亚群及其潜在功能，深化了我们对肝脏巨噬细胞空间异质性的认知。该研究同时强调了在特定器官不同解剖区域定位巨噬细胞亚群并解析其独特功能的重要性。此项发现将有助于深入理解这些具有战略定位的巨噬细胞亚群如何共同维护组织或器官的完整性，进而为设计更有效的巨噬细胞靶向治疗策略奠定基础——通过恢复组织完整性或治疗器官特异性疾病实现精准干预。”

图1.文章首页的标题及作者截图

肝脏是一个独特的免疫器官，由多种类型的免疫细胞组成。其中，肝脏巨噬细胞在维持肝脏稳态方面发挥着非常关键的作用，其功能与空间位置及所处的环境密切相关。肝脏汇管区由门静脉、肝动脉、胆管及淋巴管多个管道共同组成，其功能障碍与肝脏疾病的发展密切相关。然而，目前对于参与肝脏汇管区免疫稳态调控的免疫细胞了解甚少。3D介观成像和单细胞转录组测序的结合，有望实现特定细胞群在器官内的空间定位与其分子表型信息的关联，将有助于人们理解排布在特定空间位置的免疫细胞功能。

1.LPAM的位置分布与表型

为了解析完整肝脏中巨噬细胞空间排布和分子表型，研究人员利用前期发展的liver-CUBIC光透明成像技术和显微光学断层成像技术，对CX3CR1^GFP/+小鼠的完整肝叶进行了单细胞分辨率成像（图2）。他们发现，肝脏中的CX3CR1⁺细胞不仅分布在肝被膜，还在肝脏汇管区密集排列。通过单细胞测序和免疫荧光成像进一步分析证明，肝脏汇管区的CX3CR1⁺细胞表达巨噬细胞标志物F4/80、CD64及CD68。与肝被膜巨噬细胞LCM（CX3CR1⁺CD207⁺）相比，这些细胞不表达CD207，而是CD63阳性。结合单细胞转录组测序分析，研究人员将这类分布在肝脏汇管区且具有独特转录特征的肝脏巨噬细胞亚群，命名为LPAM。

图2.三维介观成像及单细胞测序分析定义肝脏汇管区的巨噬细胞亚群。（a）完整肝叶不同区域CX3CR1⁺细胞的分割。CX3CR1⁺细胞（绿色）；HV（青色）；PV（洋红色）；门静脉CX3CR1⁺细胞（黄色）；肝被膜CX3CR1⁺细胞（蓝色）。比例尺，1000 µm。（b）肝脏CX3CR1⁺细胞以及肝脏汇管区结构的高分辨率3D成像。CX3CR1⁺细胞（绿色）；HV（洋红色）；PV（灰色）；淋巴管（黄色）；BD（蓝色）；HA（红色）。比例尺，1000 µm。

2.LPAM在肝脏中的发育与来源

研究人员通过对出生后不同周龄的CX3CR1^GFP/+小鼠肝脏进行完整肝叶3D成像，探索了LPAM的发育情况。研究表明，在出生后第0天，CX3CR1⁺细胞在整个肝叶中均匀分布，未表现出明显的区域差异。然而，到出生后第7天，肝实质区域的CX3CR1⁺细胞数量减少，而汇管区则出现了CX3CR1高表达细胞的聚集。这种分布特征在出生后的第14天和第21天变得更加明显。通过对CX3CR1^GFP/+小鼠注射anti-CSF1R抗体来阻断CSF1-CSF1R信号，以及构建CSF1R分子敲除的CX3CR1^CreER/+ CSF1R^fl/fl转基因小鼠，和Flt3l缺陷的CX3CR1^GFP/+Flt3l^-/-小鼠，证明LPAM的发育和生存依赖于CSF1-CSF1R轴，不依赖于FLT3-FLT3L轴，该数据也进一步表明汇管区的CX3CR1⁺LPAM并非树突状细胞。通过构建骨髓嵌合体小鼠模型和连体小鼠模型，该研究证实肝脏汇管区的CX3CR1⁺LPAM与被膜的CX3CR1⁺LCM类似，可由骨髓细胞成功重构。

3.LPAM的功能研究

通过对CX3CR1^GFP/+小鼠肝脏进行抗酪氨酸羟化酶（TH）染色，3D成像数据显示，交感神经元在门静脉区域与LPAMs交织分布，且交感神经元通过其神经末梢直接与LPAMs紧密接触（图3）。利用高压水动力注射建立的肝脏荧光蛋白抗原模型，可用于肝实质细胞抗原释放的在体可视化，证明了LPAM可以捕获肝实质细胞来源抗原。有趣的是，生理条件下LPAMs与汇管区的T细胞表现出密切而稳定的接触，提示LPAMs可能参与调节汇管区的T细胞免疫反应。体外细胞增殖实验证明，LPAM能够强烈刺激CD4⁺ T细胞的增殖，并诱导高比例的调节性T细胞（Treg）。这些数据提示LPAM在维持肝脏稳态中发挥重要作用。进而，通过特异性剔除LPAMs的方法，探索了LPAMs对肝脏病理进展的影响。研究表明LPAMs缺失致使NASH炎症性粒细胞浸润增加，以及TH神经纤维丢失加剧，揭示了LPAMs在NASH病变过程中起到了维持肝脏稳态和神经保护的作用。

图3. 门静脉周围CX3CR1⁺细胞与神经密切相互作用。（a）TH抗体染色（洋红色）的肝汇管区免疫荧光成像数据。CX3CR1⁺细胞显示为绿色。比例尺，200 µm。（b） 肝PV区CX3CR1⁺细胞和神经元分布。比例尺，20 µm。（c）图（b）的原始成像数据在不同截面的成像结果。比例尺，10 µm。

综上所述，该研究发现了一群CX3CR1⁺CD63⁺神经相关肝脏巨噬细胞亚群LPAM。研究表明LPAMs在小鼠出生后逐渐分布于汇管区，存活依赖于CSF1R信号通路，并且在肝脏稳态条件下可以由骨髓来源的细胞重构。LPAMs有效捕获来自肝细胞的抗原，并与门静脉周围的肝交感神经紧密接触，并在NASH进程中限制中性粒细胞浸润，保护肝脏交感神经结构。这些研究结果为理解这一独特的汇管区神经相关巨噬细胞亚群的功能提供了直观可视化证据，揭示了该细胞群在维持肝脏免疫稳态中的重要作用。

必赢线路检测3003 徐梦丽 博士后和 刘征 研究员为该论文的共同第一作者，骆清铭 院士、张智红 教授和 刘征 研究员为该论文的共同通讯作者。该项研究的参与者还包括3003必赢官网（潘奇、蔡浈桢、黄松林、许逸伦、刘佳阳、范展）和华中科技大学（李鑫琳、王欣如、翟雨婕、杨杰、栗博睿、鲁亚芳、高露露、韩雨桐）的研究人员。该研究得到国家自然科学基金项目（32330048）、国家重点研发计划（2017YFA0700403）、国家自然科学基金项目（81827901）和海南省科技人才创新项目（KJRC2023B09）的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-025-02190-y