清道夫受体B1（Scarb1）调控巨噬细胞极性转变介导骨骼肌损伤修复的机制研究

Macrophages play important roles in skeletal muscle regeneration after skeletal muscle injury. During skeletal muscle injury/regeneration, macrophages infiltrate into the injury sites and polarize to different subsets (M1,M2). The conversion of M1 subset macrophages into M2 subset macrophages regulates muscle regeneration, but the mechanism of macrophage polarization conversion is still unclear. By RNA-Seq and immunostaining, we found skeletal muscle injury could induce expression of scavenger receptor class B1 (Scarb1) in macrophages，and Scarb1 knockout inhibit skeletal muscle regeneration and the expression of the markers of M2 subset macrophages. It suggested Scarb1 might be an important regulator for macrophage polarization conversion from M1 to M2 subset and muscle regeneration. Our project will take advantage of skeletal muscle injury model and bone marrow transplantation to illustrate the function of Scarb1 positive macrophage on skeletal muscle regeneration, and take advantage of Bio-Plex assay, flow cytometry and immunostaining to study the role of Scarb1 on polarization conversion of macrophages and muscle statellite cell proliferation and differentiation. We will use single cell RNA-seq to dynamically detect gene expression changes during macrophage polarization conversion, and use the methods of RNA interference and gene overexpression to study the molecular mechanism of Scarb1 on polarization conversion of macrophages. It will provide an important theoretical basis for clinical treatment and new drug development of skeletal muscle injury.

巨噬细胞介导的炎症微环境是骨骼肌损伤修复的关键因素，促炎的M1型巨噬细胞吞噬凋亡成肌细胞极性转变为抗炎的M2型，促进骨骼肌修复，但调控这一过程中巨噬细胞极性转变的具体机制尚未明晰。我们前期利用组织RNA-Seq及病理分析发现清道夫受体B1（Scarb1）在骨骼肌损伤后高表达且定位于巨噬细胞中，Scarb1敲除的小鼠骨骼肌修复、巨噬细胞极性转变明显受到抑制。本项目拟以Scarb1基因敲除小鼠为主要研究对象，利用小鼠骨骼肌损伤/修复模型联合骨髓移植明确巨噬细胞上的Scarb1对骨骼肌修复影响，利用Bio-Plex悬液芯片、流式细胞术等手段研究Scarb1对巨噬细胞吞噬及极性转变及对骨骼肌前体细胞增殖及分化的作用，利用单细胞RNA-seq动态检测巨噬细胞极性转变中的基因变化，结合RNA干扰、基因过表达等技术研究Scarb1调控巨噬细胞极性转变的分子机制，为骨骼肌损伤治疗及新药物研发提供重要靶点。

最新的研究认为炎症微环境与骨骼肌再生密切相关，巨噬细胞作为炎症微环境的重要组成部分在骨骼肌再生中起关键作用，巨噬细胞浸润的抑制会导致骨骼肌再生不完全，并促进脂肪形成和纤维化。巨噬细胞对骨骼肌成肌细胞碎片的吞噬作用导致巨噬细胞从促炎表型转变为抗炎表型，但尚不清楚介导这种吞噬作用的具体机制以及具体的细胞受体。本项目的研究新发现SRB1（清道夫受体类BI）在调节巨噬细胞吞噬作用和巨噬细胞表型转化促进骨骼肌再生中的重要作用。在由心脏毒素诱导的肌肉损伤/再生的小鼠模型中，我们发现浸润的巨噬细胞表达高水平的SRB1。使用SRB1基因敲除小鼠后，我们观察到SRB1敲除导致骨骼肌再生受到抑制，同时骨骼肌分化相关的标志物表达下降，骨骼肌间质纤维化显著增加。骨髓移植实验表明，骨髓细胞中SRB1缺乏是造成骨骼肌再生受损的主要原因。与野生型小鼠相比，SRB1缺乏增加了受损骨骼肌中促炎巨噬细胞数量和促炎基因表达，同时降低了受损骨骼肌中抗炎巨噬细胞数量和抗炎基因表达。在体外，SRB1缺乏导致巨噬细胞对成肌细胞碎片的吞噬活性大大降低。体外在LPS/成肌细胞碎片的刺激下，SRB1缺乏的巨噬细胞很容易获得促炎的M1表型而未能获得抑炎的M2表型。通过对具体机制的研究，我们发现在LPS/成肌细胞碎片的刺激下，SRB1缺乏促进巨噬细胞中ERK1/2 MAPK信号的激活。总结一下，我们的研究新发现了SRB1在巨噬细胞以及骨骼肌再生中的重要作用，SRB1通过调控巨噬细胞的吞噬功能调控巨噬细胞从促炎的M1型转变为抑炎的M2型，从而促进骨骼肌再生。本研究阐明了SRB1调控巨噬细胞和骨骼肌再生的作用和机制，为骨骼肌损伤治疗及新药物研发提供重要的理论基础和科学依据。