MRAP介导胸腺间充质基质细胞成脂分化在年龄相关性胸腺退化中的作用机制

《Nature Communications》：MRAP mediated adipocyte differentiation by thymic mesenchymal stromal cells contributes to thymic involution

　　本研究针对年龄相关性胸腺退化中脂肪沉积的细胞分子机制不明的问题，发现胸腺间充质基质细胞(tMSCs)通过胸腺素-α1-FoxO1-MRAP信号轴驱动成脂分化，揭示了胸腺脂肪沉积的新机制，为干预胸腺退化提供了潜在靶点。

　　

随着年龄增长，胸腺这个负责T细胞发育的重要免疫器官会逐渐被脂肪组织替代，这一过程被称为胸腺退化。尽管脂肪沉积被认为是胸腺退化最显著的特征，但究竟是什么细胞分化成了脂肪细胞，以及这一过程如何被调控，一直是免疫衰老研究领域的未解之谜。

在《Nature Communications》发表的最新研究中，Dandan Wang、Xiang Fang等科研人员通过系列实验发现，胸腺间充质基质细胞(tMSCs)是胸腺脂肪沉积的关键来源，并揭示了胸腺素-α1通过FoxO1信号通路上调MRAP表达，从而驱动tMSCs成脂分化的新机制。

研究人员首先从正常成年小鼠胸腺中分离出tMSCs，通过流式细胞术鉴定其表型特征为CD31^-CD45^-CD34^-CD29⁺CD105⁺Sca-1⁺，且具有抑制T细胞增殖的免疫调节功能。令人惊讶的是，与牙髓来源的MSCs(dpMSCs)相比，tMSCs在成脂诱导条件下表现出更强的成脂分化能力，而在成骨诱导条件下几乎不分化。

通过RNA测序分析，研究人员发现MRAP(黑皮质素2受体辅助蛋白)在tMSCs中表达显著上调。进一步功能实验表明，敲低MRAP可显著降低tMSCs中PPARγ、CEBPα等成脂相关基因的表达，并抑制脂滴形成。更重要的是，MRAP基因敲除(Mrap^-/-)小鼠在7月龄时表现出胸腺结构破坏减轻和脂肪沉积减少。

机制研究发现，胸腺素-α1是诱导MRAP表达的关键上游因子。胸腺素-α1在老年小鼠胸腺中显著升高，且能通过激活p-AKT-FoxO1信号通路上调MRAP表达。FoxO1抑制剂可阻断胸腺素-α1诱导的MRAP表达和成脂分化。

值得注意的是，老年小鼠胸腺中tMSCs数量显著增加，但其内在成脂能力并未改变，提示年龄相关性胸腺退化可能与tMSCs数量积累有关。

临床相关性方面，研究人员从心脏手术患者胸腺中分离出人源tMSCs，证实MRAP同样在人tMSCs成脂分化中发挥关键作用。单细胞RNA测序分析进一步显示，老年人群胸腺中MSCs和脂肪细胞显著积累，且MSCs表现出强烈的成脂分化潜能。

关键技术方法包括：通过酶消化法分离小鼠和人源胸腺间充质基质细胞；利用流式细胞术进行细胞表型鉴定；采用RNA干扰技术敲低MRAP表达；通过CRISPR-Cas9技术构建MRAP基因敲除小鼠模型；使用单细胞RNA测序分析人胸腺基质细胞异质性；应用免疫荧光和Western blot进行蛋白表达检测。

Phenotypic identification and functional characterization of thymic MSCs

研究人员成功分离鉴定出胸腺间充质基质细胞(tMSCs)，其表现出典型的MSCs表面标记物特征，并具有向脂肪细胞分化的偏好性，为后续研究奠定了基础。

tMSCs show a better adipogenesis ability

与牙髓来源MSCs相比，tMSCs表现出更强的成脂分化能力，而在成骨分化方面能力较弱，表明tMSCs具有内在的成脂分化倾向。

MRAP mediates tMSCs adipogenesis in mouse

MRAP被鉴定为tMSCs成脂分化的关键调控因子，敲低或敲除MRAP可显著抑制tMSCs的成脂分化能力。

Thymosin-α1 induces MRAP expression in tMSCs

胸腺素-α1被证明是诱导MRAP表达的上游因子，在老年小鼠胸腺中含量升高，且能特异性促进tMSCs的MRAP表达和成脂分化。

Thymosin-α1 induces MRAP and adipogenesis in tMSCs through FoxO1

胸腺素-α1通过激活p-AKT-FoxO1信号通路诱导MRAP表达和成脂分化，FoxO1抑制剂可阻断这一过程。

Increased tMSCs number in older thymus

老年小鼠胸腺中tMSCs数量增加，但其内在成脂能力不变，提示tMSCs数量积累是年龄相关性胸腺退化的重要因素。

Thymosin-α1 promotes MRAP expression and adipogenesis in human tMSCs in vitro

人源tMSCs同样依赖MRAP进行成脂分化，胸腺素-α1-FoxO1-MRAP信号轴在人类胸腺退化中具有保守性。

Single cell RNA-sequencing(scRNA-seq) analysis of young and old human thymus

单细胞测序分析证实老年人群胸腺中MSCs和脂肪细胞积累，且MSCs具有强烈的成脂分化潜能，验证了小鼠实验结果的临床相关性。

本研究首次揭示了胸腺素-α1-FoxO1-MRAP信号轴在调控胸腺间充质基质细胞成脂分化中的关键作用，为理解年龄相关性胸腺退化机制提供了新视角。研究发现不仅阐明了胸腺脂肪沉积的细胞来源和分子机制，还为开发干预胸腺退化的治疗策略提供了潜在靶点。该研究通过整合小鼠模型、人类样本和单细胞测序等多种技术手段，为免疫衰老研究领域做出了重要贡献。