近日,学校张先荣、余斌、白晓春团队首次揭示了一条由巨噬细胞—双调蛋白(AREG)—脂肪前体细胞(MALPs)—EGFR/mTOR/YAP信号轴驱动脓肿周围纤维化的新机制,为增强抗生素疗效提供了新思路。
金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)引起的骨髓炎是骨科术后和开放性骨折后最棘手的问题之一。尽管使用强效抗生素,感染仍易复发,其主要原因在于骨髓内细菌脓肿的形成。这些脓肿周围常形成致密纤维包膜,限制血流并阻碍抗生素渗透,成为细菌持续存在的“庇护所”。然而,这一纤维化屏障是如何形成的,其调控机制一直不明。

研究发现,在金黄色葡萄球菌骨髓炎小鼠模型中,脓肿周围的骨髓血流随感染进程显著减少。纤维化包膜压迫血管,并阻碍抗生素渗透。通过谱系追踪技术,团队发现骨髓中一类脂联素阳性(Adipoq+)的脂肪生成谱系前体细胞被募集至脓肿周围,并转分化为表达α-SMA和I型胶原的肌成纤维细胞,构成纤维化屏障的关键细胞来源。特异性清除Adipoq阳性细胞可显著减轻纤维化、恢复血流、增强抗生素疗效,并有效清除细菌。
进一步机制研究显示,脓肿周边的巨噬细胞在感应细菌后大量表达分泌蛋白AREG,后者激活Adipoq阳性细胞表面的EGFR受体,进而通过mTOR/YAP通路驱动其向肌成纤维细胞转分化。通过巨噬细胞特异性敲除AREG、或在Adipoq阳性细胞中敲除EGFR,以及使用EGFR抑制剂(吉非替尼)或mTOR抑制剂(雷帕霉素)进行干预,均可有效阻断该过程,改善感染局部的血流灌注与抗生素递送,显著降低细菌负荷并缓解骨破坏。

该研究首次系统阐释了骨髓炎中脓肿纤维化形成的细胞与分子通路,提出了靶向AREG-EGFR-mTOR轴联合抗生素的“破纤维化壁垒”治疗新策略。这一发现不仅深化了对感染微环境病理机制的理解,也为难治性骨髓炎的临床治疗提供了具有转化潜力的新方向。
本研究在Nature Communications杂志上发表,题为Macrophage-derived amphiregulin induces myofibroblast transition in adipogenic lineage precursors near Staphylococcus aureus abscess in bone marrow,由南方医科大学南方医院创伤骨科教授张先荣作为通讯作者,南方医科大学珠江医院医师杨炳生、南方医院博士后苏剑文和博士吴继昌为共同第一作者。本研究得到南方医科大学南方医院创伤骨科教授余斌、南方医科大学基础医学院教授白晓春和宾夕法尼亚大学教授秦聆的支持。