hello,大家好，周三了，一周又要过去了，时间真的是过得飞快，根本来不及反应，真的是一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴~~~
今天分享一个小的知识点，单细胞关于巨噬细胞分析的常见分型，M1/M2,在我之前的文章10X单细胞揭示晚期肾细胞癌免疫治疗期间的肿瘤和免疫重编程详细对巨噬细胞进行了分型，也详细分析了M1/M2型巨噬细胞的特征，但是，我们要讨论一个问题，很多时候无法准确的区分M1/M2型细胞，这个问题就引申为巨噬细胞是不是真的可以准确分为M1和M2？今天参考的文章在Abandoning M1/M2 for a Network Model of Macrophage Function，我们需要来解析一下M1/M2的前世今生
健康个体的心脏和血管含有常驻免疫细胞，其中大部分是在发育早期植入这些器官的巨噬细胞。在小鼠中，约 10% 的非心肌细胞是巨噬细胞，而人类的数量可能相当。心肌梗塞后，通过大量募集骨髓来源的细胞和局部自我更新的综合作用，心脏中的巨噬细胞数量增加。同样，在动脉粥样硬化中，慢性脂质驱动的炎症性疾病是心肌梗塞的根本原因，血管壁中的巨噬细胞数量增加，这也是由于募集和局部增殖。尽管这些见解中有许多是在小鼠模型中产生的，但来自全基因组关联研究的令人信服的证据表明，先天免疫介质与心肌梗死相关，而前瞻性人类研究表明，血液单核细胞水平可以预测患者的心血管事件。
在过去的十年中，多项研究对巨噬细胞起源和功能的旧假设提出了挑战，在某些情况下，这些假设已经瓦解。许多评论和评论文章——其中一些是我们自己的——已经写在这个主题上，因为对巨噬细胞生物学感兴趣的各个团队都试图将这些发现融入一个连贯的叙述中。现在知道，在稳定状态下，动脉和心脏的巨噬细胞大多不依赖于单核细胞，但是为了响应炎症触发，例如心肌梗塞或高脂肪饮食，单核细胞来源的细胞会积累并分化以自我更新巨噬细胞。也知道巨噬细胞的功能远远超出吞噬作用。因为它们几乎存在于每个器官中，所以巨噬细胞会对当地环境做出反应并适应，它们的非典型活动反映了它们的灵活性。从脾脏中的铁回收和大脑中的突触修剪到棕色脂肪中的体温调节以及骨髓和脾脏中的造血控制，巨噬细胞具有显著的适应性。事实上，如果从一个器官移植到另一个器官，巨噬细胞会采用它们新位置的器官特异性转录谱。尽管尚未在心血管器官中观察到非典型巨噬细胞功能，但新的研究工具可能会在未来几年填补这一空白。
用于理解巨噬细胞功能的一种方便且持久的简写方式将细胞分为 M1 或 M2 反应。 M1/M2 巨噬细胞极化范式由 Charlie Mills 于 2000 年引入，其灵感来自 Mosmann 等人 4 年前引入的 Th1 与 T 辅助 2 (Th2) 概念。 Mills 的想法是建立在观察到脂多糖 (LPS) 和干扰素-γ 对从不同小鼠品系分离的巨噬细胞产生不同影响的基础上的。虽然从所谓的 Th1 菌株 (C57BL/6) 中分离出的巨噬细胞会大量产生一氧化氮，但在从 Th2 菌株 (Balb/c) 中分离的巨噬细胞中，同样的触发因素会刺激精氨酸代谢为鸟氨酸。此外，米尔斯解释说，这两种反应是独立于 T 细胞的，它们的平衡受转化生长因子-β 的调节。多年来，这种范式有时被错误地与经典与替代巨噬细胞极化的概念融合在一起，正如 Siamon Gordon 在 1992 年提出的那样。Gordon 及其同事表明，，典型的 Th2 细胞因子 IL-4 (IL-4) 增强了表达腹腔巨噬细胞上的甘露糖受体不诱导肿瘤坏死因子-α产生。In a science version of the game telephone, 原始信息不断变化直到变得无法识别，这种炎症性较小的巨噬细胞的替代激活成为 M2 巨噬细胞的代名词。今天，M1 巨噬细胞通常被认为是骨髓来源的细胞，它们受到 LPS 或干扰素-γ 的刺激，并依赖 STAT1 产生肿瘤坏死因子-α、IL-1 和一氧化氮合酶。相比之下，M2 巨噬细胞通常被定义为受 IL-4 刺激、依赖 STAT6、产生精氨酸酶并增强 Mrc 和 Ym1 的细胞。多年来，这种看似简单的巨噬细胞二分法导致多种细胞因子和表面标志物被分类为一组或另一组，启发式是，如果一个标志物与炎症过程有关（CC 受体 2 [CCR2] 吸引炎症单核细胞; 参与死亡或垂死组织分解代谢的蛋白酶，IL-6、IL-12、IL-23 等），则它是 M1 巨噬细胞标志物。相反，如果一个标志物与炎症消退有关（IL-10、转化生长因子-β、血管内皮生长因子、CD206、Fizz），那么它就是 M2 巨噬细胞的标志物。随着 M1 与 M2 标志的不断增长，可以推断出 2 个看似不同的巨噬细胞亚群。有时，巨噬细胞从不常见的环境中诱导出来，或受到 LPS、干扰素-γ 或 IL-4 以外的其他物质的刺激，增强了一组不同标记的表达，并被赋予了自己独特的名称。随着时间的推移，流行的模型是巨噬细胞谱，M1 和 M2 巨噬细胞位于相对两端，其他巨噬细胞组位于其间。
不管它是如何产生的，现在的M1/M2模型有问题吗？一方面，这个概念是一种体外构建，它依赖于用一组确定的因素刺激培养中的巨噬细胞。一种观点认为，尽管过于简单化，但这种体外构建仍然为思考体内生物学提供了有用的指导。这种观点的问题在于，将巨噬细胞从其原生环境中取出并放入培养物中会发生巨大变化：经过 7 天的潜伏期，培养的小胶质细胞和腹膜巨噬细胞完全失去了其组织特异性基因表达程序。从这些体外环境中得出任何结论都是忽略显而易见的内容：这些是不同的细胞。支持 M1/M2 范式的第二个论点承认它是一种体外结构，但坚持认为 M1 和 M2 作为其极化极端的巨噬细胞谱确实存在于体内。如果这是真的，那么在体外了解 M1 与 M2 活性的相关信息将与体外实验一样有用：还原论和标准化。撇开这种使用的明显限制不谈，依赖 M1/M2 频谱模型仍然是一个危险的提议。首先，如上所述，放入培养物中的巨噬细胞发生巨大变化，因此可能不再类似于体内存在的任何东西。其次，光谱是根据某些属性的大小排序的阵列（例如，光的光谱）。光谱需要能够跨越两个极端的中间体。在巨噬细胞生物学中，我们几乎没有证据可以证明一个包罗万象的谱系。
确实有证据表明刺激依赖性激活巨噬细胞网络。例如，人类巨噬细胞的转录分析确定了一个挑战 M1/M2 范式的广泛转录库。用巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF) 或粒细胞巨噬细胞集落刺激因子 (GM-CSF) 体外培养人单核细胞，然后用不同的刺激物激活，揭示了与 M1/M2 轴的相当大的偏差，这一见解表明应该与研究心血管疾病巨噬细胞生物学的研究人员特别相关，因为游离脂肪酸和高密度脂蛋白分子属于此类刺激。换句话说，巨噬细胞遇到与心血管疾病相关的刺激会产生 M1/M2 谱之外的介质.需要强调的是，偏离 M1/M2 框架取决于刺激。人们想知道除了已确定的九种极化状态之外，还有多少其他极化状态存在于额外的刺激或从特定器官分离出的巨噬细胞（即，除了 M-CSF 和 GM-CSF 产生的单核细胞衍生的巨噬细胞之外）。
我们是否应该完全放弃 M1/M2 范式？除了已经提到的原因之外，还原 M1/M2 模型可以说是扼杀而不是促进发现。一个典型的实验可能涉及分析从 2 组不同的动脉粥样硬化小鼠的主动脉中分离出的巨噬细胞。研究人员可能会测量一组在各组之间不同的转录本。也许来自一组的巨噬细胞表达更多的一氧化氮合酶、IL-1β和肿瘤坏死因子-α，而来自另一组的巨噬细胞表达更多的Arg1。很容易得出结论，前一组富集 M1，而后一组有利于 M2 巨噬细胞，但这样的结论充其量可能是短视的。更有可能的是，细胞同时增强或减弱被认为是 M1 或 M2 的某些标记（即，相同的巨噬细胞表达一氧化氮合酶和 Arg1）。在某些情况下，标记可能完全打破规则（即，巨噬细胞中更多的 CCR2 表达，否则被视为 M2）。 M1/M2 模型的拥护者可能会忽略此类异常值（如果他们是作者）或负面评论文章（如果他们是审稿人）。将数据强制到 M1/M2 频谱上意味着可能会错过真正发现的机会。可以通过考虑巨噬细胞功能属于一个网络来避免这种情况，该网络适应巨噬细胞起源（单核细胞与局部衍生的组织居民）、环境刺激（稳态和炎症期间的不同器官和不同刺激）和时间（发育、阶段炎症和衰老）。
尽管提出增加 1 或 2 个维度的概念转变很容易，但如何在实践中实施这种转变并不总是显而易见的。 Murray 等人提出根据它们遇到的刺激来命名巨噬细胞。因此，被 IL-4 激活的巨噬细胞被称为 M(IL-4)，被 LPS 激活的巨噬细胞被称为 M(LPS)。虽然这种方法超越了 M1/M2 模型提出的简单对偶性，但它仍然存在局限性。一方面，根据通常在体外给予的特定刺激来识别巨噬细胞功能，并不涉及细胞起源、组织微环境和时间。其次，这样的命名法只是将一个代码替换为另一个代码，因此需要在两者之间进行破译步骤。将巨噬细胞称为 M(LPS) 仅比 M1 提供更多信息，因为人们仍然需要深入了解 LPS 刺激的巨噬细胞的功能。第三，基于刺激的命名法是开放式的，以至于变得毫无意义，因为任意刺激的组合几乎是无限的，每一种都会产生不同类型的巨噬细胞。
为了传达科学发现，我们使用图形、凝胶、图表、绘图、表格以及各种数学和图形工具。我们还使用文字来传达我们的想法，一般来说，我们在科学语言中寻求清晰和准确。为什么不根据巨噬细胞在自然栖息地的行为来命名它们呢？如果他们修剪神经元，那么他们正在修剪巨噬细胞。如果它们摄取衰老的红细胞并回收铁，那么它们就是铁回收巨噬细胞。如果它们参与体温调节，那么它们就是调节巨噬细胞。功能的唤起和清晰的描述可以成为我们构建代码及其网络的脚手架。通过从明确陈述的功能开始，我们可以考虑个体发育、组织位置、刺激、时间以及促成该功能的许多转录因子、受体和次级信使。毕竟，巨噬细胞这个词本身就是一个经得起时间考验的功能定义。根据巨噬细胞的附加功能命名应该是流动的和可变的，因为功能出现、消失和共存于同一细胞中。正如 T 细胞可以是细胞毒性的或有帮助的——现在已经确定了至少 3 种辅助功能——巨噬细胞可以是炎症的、修复的或其他的。正如人类活动远远超出静止和短跑之间的线性范围一样，巨噬细胞活动不能局限于炎症强度的梯度。在决定它们是什么之前，让我们先了解这些细胞的作用。
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