《Nature》淋巴管内皮细胞形状的动态细胞骨架调节支持淋巴管的弹性

《Nature》：Dynamic cytoskeletal regulation of cell shape supports resilience of lymphatic endothelium

　　

淋巴系统如同身体里的 “隐形卫士”，默默收集组织间隙的液体，维持着身体内环境的稳定。淋巴管内皮细胞（LEC）作为淋巴系统的重要组成部分，其独特的结构和功能一直是科研人员关注的焦点。然而，淋巴管内皮细胞之间的连接并不紧密，而且缺乏像其他血管那样的支持结构，在面对组织液体积变化时，淋巴管内皮细胞如何维持自身的稳定性，防止淋巴管破裂，一直是困扰科学界的谜题。

为了解开这个谜团，来自瑞典乌普萨拉大学、荷兰阿姆斯特丹大学等多个研究机构的科研人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature》杂志上，为我们理解淋巴管的生理功能提供了全新的视角。

研究人员运用了多种关键技术方法。在实验动物模型方面，使用了多种基因工程小鼠，如 VE-cadherin-GFP 小鼠、iMb2-Mosaic 小鼠等，以便观察细胞和组织的特征 。成像技术上，多光谱和纵向活体成像技术被用于观察淋巴管内皮细胞在体内的动态变化；同时，还利用共聚焦显微镜对细胞和组织进行详细的成像分析。此外，单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）用于分析细胞的基因表达情况，有限元法（FEM）建模则用于模拟细胞在不同压力条件下的力学反应。

下面来看看具体的研究结果：

• 毛细血管 LEC 连接的异质性：研究人员通过对不同年龄段小鼠耳部皮肤的研究发现，淋巴管毛细血管和前收集血管中存在不连续的 VE-cadherin-GFP 分布，且与 VE-cadherin 免疫染色共定位，而收集血管则显示连续的 VE-cadherin?拉链状连接。除了经典的纽扣状连接，还观察到线性、未分段或分段的 VE-cadherin?黏附连接延伸到叶尖。进一步分析成熟的 LYVE1?毛细血管尖端发现，存在多种基于 VE-cadherin 的连接构型，且与发育阶段无关。

• 动态毛细血管 LEC 重叠：利用 iMb2-Mosaic 报告基因进行多色镶嵌标记，研究人员发现相邻的 LEC 之间存在大的重叠区域，且 LYVE1 定位于这些重叠区域。定量分析显示，重叠区域的尺寸存在差异，且在皮内注射液体后，重叠宽度和面积会减小。通过纵向活体成像发现，毛细血管 LEC 的叶在体内稳态期间会发生动态重塑，对间质液体积的急性变化有响应。

• 毛细血管 LEC 细胞骨架：单细胞 RNA 测序数据表明，毛细血管 LEC 中编码肌动蛋白、血影蛋白和微管细胞骨架调节因子的基因富集。染色结果显示，微管在毛细血管 LEC 的凹面区域终止，而 F - 肌动蛋白在动态重塑的凸叶处富集，这种独特的细胞骨架组织与植物表皮的拼图细胞相似。

• LEC 形状的细胞骨架调节：使用 Prox1-creERT?小鼠敲除 Cdc42 基因后，LEC 的形态发生改变，包括形成薄的膜突起、从均匀的叶状形状变为更不规则的形状、LYVE1 表达降低、细胞重叠宽度减小以及 LYVE1?连接增加等。这些结果表明，细胞骨架调节在维持连接完整性方面起主要作用。

• LEC 形状和单层稳定性：通过有限元法建模发现，叶状的 LEC 形状能增强单层对机械应变的弹性，减少压力诱导的细胞应力。这一发现揭示了 LEC 形状在维持淋巴管结构稳定性方面的重要作用。

• 各向同性拉伸对 LEC 的影响：研究人员使用定制的 “MultiStretcher” 装置对原代人 LEC 单层施加循环各向同性拉伸，结果发现拉伸后细胞重叠增加，细胞 - 细胞边界的曲率增大，形成 VE-cadherin 聚集体。抑制 CDC42 会阻止拉伸诱导的重叠形成，并破坏单层完整性，而激活 CDC42 则会诱导动态细胞突起。

综合研究结果和讨论部分，该研究揭示了淋巴管内皮细胞形状的动态细胞骨架调节在维持淋巴管完整性和功能方面的关键作用。淋巴管内皮细胞通过动态重塑细胞重叠来适应组织液体积的变化，这种调节机制类似于植物拼图细胞对压力的适应方式。研究还发现了新的毛细血管 LEC 连接类型，为理解淋巴管的生理功能提供了更深入的认识。此外，研究提出了一种类似风箱的液体推进机制，即液体诱导的管腔扩张和 LEC 重叠的收缩，通过基于肌动蛋白的片状伪足样重叠延伸来辅助血管收缩，促进液体排出。这一研究成果不仅丰富了我们对淋巴管生理的理解，也为相关疾病的治疗和干预提供了潜在的靶点和理论基础，对淋巴系统疾病的研究和治疗具有重要的指导意义。