干细胞Leydig细胞通过线粒体转移调控巨噬细胞免疫稳态的研究报告

作者及机构
本研究由Ani Chi、Bicheng Yang、Hao Dai等来自中山大学附属第一医院（The First Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University）、华南理工大学材料科学与工程学院（South China University of Technology）等10家机构的联合团队完成，发表于2024年2月的《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-024-46190-2）。

学术背景
研究领域：男性生殖医学与免疫微环境调控。
研究动机：干细胞Leydig细胞（Stem Leydig Cells, SLCs）作为睾丸间质中的多能间充质基质细胞，在治疗男性性腺功能减退（hypogonadism）中潜力显著，但其免疫调节特性尚未明确。睾丸功能依赖于间质微环境的稳态，而巨噬细胞作为先天免疫细胞，在睾丸损伤或衰老过程中通过炎症反应影响Leydig细胞（LCs）的再生与睾酮分泌。此前研究发现，间充质基质细胞（MSCs）的修复功能依赖于与免疫微环境的互作，但SLCs是否通过类似机制调控睾丸免疫微环境尚不清楚。
研究目标：揭示SLCs移植后通过线粒体转移调控巨噬细胞表型，从而缓解炎症并促进睾丸功能恢复的机制。

研究流程与方法
1. 模型构建与细胞移植
- 动物模型：采用睾丸扭转缺血-再灌注损伤（ischemia‒reperfusion injury）小鼠模型和睾丸衰老模型。
- 细胞分离：从7日龄小鼠睾丸中通过流式分选CD51+ SLCs，体外培养形成克隆球；骨髓间充质干细胞（BMSCs）作为对照。
- 移植设计：将1×10^6 SLCs或BMSCs注射至睾丸间质，术后28天评估睾丸重量、生精小管结构、精子数量及生育力。

1. 功能恢复验证

   • 组织学分析：H&E染色显示SLCs组睾丸萎缩程度显著低于对照组，生精小管结构更完整。
     
   • 生育力测试：SLCs移植组小鼠精子数量、活力及体外受精（IVF）成功率（75% 2-cell胚胎率）显著高于BMSCs组（46.95%）。
     
   • 睾酮分泌：SLCs组血清睾酮水平更高，但仅10%的LHR+ LCs来源于移植的SLCs，提示功能恢复主要依赖内源性LCs再生。
     

2. 免疫调节机制探究

   • 巨噬细胞表型分析：流式细胞术显示SLCs移植后3天，CD45+F4/80+巨噬细胞比例显著降低，促炎因子（IL-1β、TNF-α）表达下降，抗炎型（CD206+）巨噬细胞增加。
     
   • 线粒体转移验证：
     
     • 体外共培养：SLCs与巨噬细胞通过纳米管（nanotubes）连接，线粒体转移率（35.8%）显著高于BMSCs组（22.7%）。
       
     • 体内追踪：移植Mito-DsRed标记的SLCs后，24小时内巨噬细胞中检测到外源线粒体。
       
   • TRPM7通道作用：RNA测序发现SLCs高表达瞬时受体电位通道TRPM7（Transient Receptor Potential Cation Channel Subfamily Member 7）。敲低TRPM7后，线粒体转移率下降，睾丸修复效果减弱（如生精细胞层减少、精子活力降低）。
     

3. 衰老模型验证

   • 慢性炎症调控：在24月龄衰老小鼠中，SLCs移植同样通过TRPM7依赖的线粒体转移降低巨噬细胞线粒体活性氧（ROS），恢复睾酮水平和生育力。
     

主要结果与逻辑关联
1. 功能恢复：SLCs移植通过促进内源性LCs再生（非直接分化）恢复睾酮分泌和生精功能，优于BMSCs。
2. 免疫调节：SLCs通过纳米管向巨噬细胞转移线粒体，抑制其促炎表型，这一过程依赖TRPM7通道对ROS的感知。
3. 机制普适性：在急性和慢性炎症模型中，TRPM7-线粒体转移轴均能重塑免疫微环境，证实其作为治疗靶点的潜力。

结论与价值
科学意义：首次揭示SLCs通过线粒体转移调控巨噬细胞免疫稳态的机制，为理解睾丸间质细胞-免疫细胞互作提供了新视角。
应用价值：为男性性腺功能减退（如睾丸损伤、衰老）的细胞治疗提供了新策略，靶向TRPM7或线粒体转移可能增强疗效。

研究亮点
1. 创新发现：SLCs通过纳米管介导的线粒体转移直接调控巨噬细胞功能，这一机制在生殖系统中未见报道。
2. 方法学：结合多组学分析（RNA-seq、蛋白质组学）和基因敲低技术，明确了TRPM7的核心作用。
3. 转化潜力：在急/慢性炎症模型中均验证了治疗效应，支持其临床转化可能性。

其他价值
研究提出“线粒体作为免疫信号分子”的概念，可能拓展至其他器官的炎症性疾病治疗。此外，发现衰老睾丸中微环境修复能力下降与TRPM7表达降低相关，为抗衰老研究提供了新线索。