项目文章JEV（IF 21.7）| 中科大一附院联合安医附院团队揭示S100A9经TLR4/PGC-1α介导巨噬细胞-肌成纤维细胞转化加剧心脏纤维化

为阐明 S100A9 在 MMT 与心脏纤维化中的功能，研究者构建了全身性 S100a9 敲除（S100a9KO）与巨噬细胞特异性敲除（S100a9MKO）小鼠，通过质谱流式和小鼠模型证实 MI/R 后心脏存在显著的MMT，但两种敲除小鼠心脏内 MMT 来源的肌成纤维细胞数量均显著减少；表型层面，两种敲除小鼠在 MI/R（及 MI）后心脏纤维化面积明显下降、心肌细胞肥大受抑（WGA 染色与心重/体重比下降）、且超声显示其心功能与左室壁厚度得以保留，但基础心功能不受影响；MI/R 显著上调心脏迁移体相关标志物，S100a9 缺失则抑制上调效应。综上，无论是否再灌注，S100a9 缺失均能减弱 MMT 与心脏纤维化并伴随迁移体变化，由此确立 S100A9 为 MMT 与纤维化的关键上游驱动因子。

研究者向 MI/R（及 MI）小鼠补充重组 S100A9（rS100A9，每 48 h 给药以维持血清水平），发现其可挽救 S100a9 缺失表型——在WT与S100a9KO小鼠中均增大纤维化面积、加重心肌细胞肥大、逆转缺失带来的心功能保护，并上调心肌内 MMT 巨噬细胞数量与迁移体相关分子，从反向确认 S100A9 直接驱动 MMT 与纤维化。在阻断实验中，研究者在 WT 小鼠 MI/R（及 MI）诱导期间给予 S100A9 中和抗体（NTAB，同型对照无影响），结果显著减轻心脏纤维化、缓解心肌细胞肥大、保留心功能，并下调 MMT 巨噬细胞数量与迁移体相关标志物表达。综上，rS100A9实验与 NTAB 阻断实验互为印证：S100A9 既是 MMT 与纤维化的必要且充分的上游驱动因子，而中和 S100A9 可带来明确的治疗获益，为后续靶向干预奠定基础。

小鼠原代心脏成纤维细胞经 rS100A9 刺激显著增强细胞迁移，并上调 Col1α1 与迁移体相关分子、活化成纤维细胞。机制上，rS100A9 诱导线粒体功能障碍——mtDNA 水平下降、OXPHOS 复合物 I/IV 受损、ROS 升高、MMP 降低，且 OCR 与 ATP 生成下降而 ECAR 不变；共染色排除其对线粒体的直接毒性作用。WGA 与电镜证实 rS100A9 促进活化肌成纤维细胞释放迁移体；MI/R 心脏snRNA-seq揭示活化成纤维细胞高表达 Tspan4，敲低 Tspan4 可减少 rS100A9 诱导的迁移体释放而不影响外泌体标志物。综上，S100A9 促进心脏成纤维细胞线粒体功能障碍与迁移体释放。

研究揭示 S100A9 经 TLR4–p-ERK 轴抑制 PGC-1α 诱导线粒体障碍与迁移体释放。rS100A9 显著下调肌成纤维细胞 PGC-1α；共培养中过表达 PGC-1α 可削弱其诱导巨噬细胞促纤维化基因表达并减少 MMT。抑制 TLR4 恢复 PGC-1α，升高 MMP、OCR、ATP 并降低 ROS（ECAR 不变），同时抑制迁移体释放；rS100A9 与 LPS 均促释放，前者更强。下游筛选中仅 p-ERK 抑制显著逆转 PGC-1α 下调与迁移体释放；siRNA 敲低 Tlr4 或 Erk1/2 均阻断 rS100A9 诱导的 p-ERK1/2、PGC-1α、迁移体分子上调及迁移体释放。虽 rS100A9 升高 p-NFκB 与 TNFα，但敲低二者不影响迁移体表型，提示炎症通路非直接机制。综上，S100A9 通过 TLR4–p-ERK 抑制 PGC-1α，致线粒体功能障碍并释放迁移体。

成纤维细胞-巨噬细胞共培养实验中，仅 rS100A9 刺激的成纤维细胞强烈促进巨噬细胞促纤维化分子表达与 MMT，未刺激成纤维细胞无此作用。迁移体形成抑制剂（SAR407899）可阻断 rS100A9 介导的迁移体释放。Transwell 孔径实验证实该效应依赖迁移体：3 µm 孔径下 rS100A9 刺激的成纤维细胞诱导 MMT，SAR407899 消除此效应；0.4 µm 孔径阻断迁移体转移后，MMT 不再发生。成纤维细胞敲低 Tspan4 亦显著降低 MMT 程度。综上，S100A9 诱导成纤维细胞线粒体功能障碍、促迁移体释放，进而驱动巨噬细胞向肌成纤维细胞转化。

迁移体富含整合素 α5，可通过 Src 促进侵袭。团队将纯化迁移体施加于巨噬细胞，Western blot 和流式显示 α-SMA、Src、p-SMAD3 上调及 MMT 增加；整合素 α5 抑制剂显著减弱该效应，Src 过表达则逆转。体内实验中，整合素 α5 抑制剂 ATN-161（100 mg/kg，每 3 天）显著减少 MI/R 小鼠纤维化面积、改善 LVEF、FS 及 LVPWs。28 天观察显示 ATN-161 组生存率显著提高（n=15），纤维化和心功能持续改善。外泌体清除实验排除了外泌体的参与。上述结果证明，迁移体通过整合素 α5/Src 轴激活 MMT，是加重MI 后心脏纤维化的关键机制。

为验证药理性靶向 S100A9 的治疗价值，研究于 MI/R 后 6 h 与 24 h 给予 S100A9 抑制剂（Tasquinimod）。处理小鼠心脏纤维化面积显著减小、心肌细胞肥大减轻（细胞表面积减小），心脏壁厚度改善、心功能保留，并抑制 MMT 水平与 MMT 信号。收集 24 h 内接受再灌注的心梗患者外周血，其血清 S100A9 水平显著高于健康对照；进一步将患者外周血单个核细胞与 rhS100A9 和/或人成纤维细胞共培养，单独 rhS100A9 或与成纤维细胞共培养均不显著影响单个核细胞分子表达，但单个核细胞与 rhS100A9 刺激的成纤维细胞共培养时，MMT 相关分子表达显著升高，在临床样本上复现了小鼠中的成纤维细胞–迁移体–MMT 轴。