RESUMO
After influenza infection, lineage-negative epithelial progenitors (LNEPs) exhibit a binary response to reconstitute epithelial barriers: activating a Notch-dependent ΔNp63/cytokeratin 5 (Krt5) remodelling program or differentiating into alveolar type II cells (AEC2s). Here we show that local lung hypoxia, through hypoxia-inducible factor (HIF1α), drives Notch signalling and Krt5pos basal-like cell expansion. Single-cell transcriptional profiling of human AEC2s from fibrotic lungs revealed a hypoxic subpopulation with activated Notch, suppressed surfactant protein C (SPC), and transdifferentiation toward a Krt5pos basal-like state. Activated murine Krt5pos LNEPs and diseased human AEC2s upregulate strikingly similar core pathways underlying migration and squamous metaplasia. While robust, HIF1α-driven metaplasia is ultimately inferior to AEC2 reconstitution in restoring normal lung function. HIF1α deletion or enhanced Wnt/ß-catenin activity in Sox2pos LNEPs blocks Notch and Krt5 activation, instead promoting rapid AEC2 differentiation and migration and improving the quality of alveolar repair.
Assuntos
Linhagem da Célula , Proliferação de Células , Transdiferenciação Celular , Células Epiteliais/metabolismo , Hipóxia/metabolismo , Influenza Humana/metabolismo , Infecções por Orthomyxoviridae/metabolismo , Oxigênio/metabolismo , Alvéolos Pulmonares/metabolismo , Regeneração , Animais , Movimento Celular , Células Cultivadas , Modelos Animais de Doenças , Células Epiteliais/patologia , Células Epiteliais/virologia , Feminino , Perfilação da Expressão Gênica , Genótipo , Humanos , Hipóxia/genética , Hipóxia/patologia , Hipóxia/virologia , Subunidade alfa do Fator 1 Induzível por Hipóxia/genética , Subunidade alfa do Fator 1 Induzível por Hipóxia/metabolismo , Vírus da Influenza A Subtipo H1N1/patogenicidade , Influenza Humana/genética , Influenza Humana/patologia , Influenza Humana/virologia , Queratina-5/genética , Queratina-5/metabolismo , Masculino , Camundongos Transgênicos , Infecções por Orthomyxoviridae/genética , Infecções por Orthomyxoviridae/patologia , Infecções por Orthomyxoviridae/virologia , Fenótipo , Fosfoproteínas/genética , Fosfoproteínas/metabolismo , Alvéolos Pulmonares/patologia , Alvéolos Pulmonares/virologia , Receptores Notch/metabolismo , Fatores de Transcrição SOXB1/genética , Fatores de Transcrição SOXB1/metabolismo , Análise de Célula Única , Fatores de Tempo , Transativadores/genética , Transativadores/metabolismo , Fatores de Transcrição/genética , Fatores de Transcrição/metabolismo , Proteínas Supressoras de Tumor/genética , Proteínas Supressoras de Tumor/metabolismo , Via de Sinalização WntRESUMO
To investigate the role of immune cells in lung regeneration, we used a unilateral pneumonectomy model that promotes the formation of new alveoli in the remaining lobes. Immunofluorescence and single-cell RNA sequencing found CD115+ and CCR2+ monocytes and M2-like macrophages accumulating in the lung during the peak of type 2 alveolar epithelial stem cell (AEC2) proliferation. Genetic loss of function in mice and adoptive transfer studies revealed that bone marrow-derived macrophages (BMDMs) traffic to the lung through a CCL2-CCR2 chemokine axis and are required for optimal lung regeneration, along with Il4ra-expressing leukocytes. Our data suggest that these cells modulate AEC2 proliferation and differentiation. Finally, we provide evidence that group 2 innate lymphoid cells are a source of IL-13, which promotes lung regeneration. Together, our data highlight the potential for immunomodulatory therapies to stimulate alveologenesis in adults.