肺泡中的毛细血管类型特化

肺泡中的毛细血管类型特化
在哺乳动物的肺中，每个肺泡周围都有明显均匀的毛细血管网，形成了广阔的呼吸表面，氧气通过该呼吸表面转移到血液中1。

在这里，我们使用单细胞分析来阐明肺泡毛细血管内皮细胞的细胞类型，发育，更新和进化。

我们显示肺泡毛细血管是马赛克;类似于摆列在肺泡上的上皮，肺泡内皮由两种混合的细胞类型组成，具有复杂的“瑞士奶酪”样的形态和独特的功能。

第一种细胞类型，我们称为“ aerocyte”，专门用于气体交换和白细胞运输，是肺部特有的。

另一种细胞类型称为gCap(“一般”毛细管)，专门用于调节血管舒缩张力，并在毛细血管稳态和修复中起干/祖细胞的作用。

两种细胞从双能祖细胞发育，逐渐成熟，在疾病和衰老过程中受到不同的影响。

这种细胞类型的专长在小鼠和人肺之间是保守的，但在鳄鱼肺或乌龟肺中却没有发现，这表白它是在哺乳动物肺的进化过程中出现的。

肺泡毛细血管中细胞类型特化的发现改变了我们对健康，疾病和进化过程中气血屏障和气体交换的结构，功能，调节和维持的了解。

主要
肺部已经形成了复杂多样的结构，将大面积的表面与极薄的屏障结合在一起，可以在空气和血液之间有效交换氧气和二氧化碳。

在哺乳动物的肺中，气体交换发生在紧密堆积的肺泡中，肺泡是支气管树的末端空域，周围被包含密集的毛细血管网络的壁所包抄(图1a)。

肺泡及其相关的毛细血管通过马尔比基在十七世纪的发现开创了后来的气体交换的结构基础的研究，为现代呼吸生理学和肺内科基础2，3。

认识屏障的细胞结构的努力主要集中在上皮细胞，首先是认识到肺泡被由混合的1型肺泡(AT1)和4型A T2细胞混合而成的连续上皮所衬。

A T1细胞是大的，薄的和高度延伸的细胞，占呼吸表面扩散的95%，而长方体A T2细胞分泌的表面活性剂可防止肺泡塌陷1。

虽然极大地促进了理解肺泡上皮发育，保养和维修进行了5，6，7，肺泡内皮其它的空气血液侧的细胞屏障，却很少受到关注。

混合型肺泡毛细血管细胞类型
我们通过单细胞RNA测序(scRNA-seq)和作图系统地定义了成年小鼠肺中肺内皮细胞的细胞多样性，并鉴定了肺泡中两个分子上不同的毛细管细胞群(图1b–d，扩展数据)图1A-G ，补充表1，2)。

这两个子集散布在整个气体交换区，在肺泡毛细血管网络内形成明显的随机多样性，它们的相对丰度随年龄变化很小(图1e-g，扩展数据图1h-j)。

)。

为了测试毛细血管群是否是不变的细胞类型或彼此转换的细胞状态，我们使用了互补的遗传策略来永久标识表记标帜每个子集(使用Apln-creER或Aplnr-creER)，并分析了48小时后标识表记标帜细胞中子集标识表记标帜的表达，1个月或6个月，以确定标识表记标帜的种群是否继续表达标识表记标帜，或者细胞是否关闭它们并开始表达其他种群的标识表记标帜。

我们发现最小的互转换(在6个月时为0.2%)(图1h，i，扩展数据，图1k–n))，表白种群不是瞬时细胞状态。

我们得出的结论是，肺泡毛细血管网络由两种彼此混合的不变细胞类型组成，我们将其称为gCap(一般毛细血管细胞)和aCap(气孔细胞;见下文)。