引言
免疫系統需要控制免疫反應以在抑制感染和預防過量發炎對組織的損傷之間保持平衡【1】。作為循環系統中數量最多的免疫細胞類型，中性粒細胞對于一大部分的病原體具有重要的防禦作用，同時為了維持免疫反應平衡，中性粒細胞的抗微生物反應必須被準确調控【2,3】。中性粒細胞被促炎信号激活，并依據表面受體組成和内源蛋白的不同開啟不同的效應作用。比如，中性粒細胞吞噬微生物後會産生活性氧、發生脫顆粒或者釋放NETs（Neutrophil extracellular traps，中性粒細胞胞外殺菌網絡）【4】。NETs是一種細胞外結構，主要由DNA、顆粒蛋白、核蛋白等組成，這些物質組裝在去凝集的染色質支架上。NETs能夠包裹、中和并殺死微生物，包括真菌、細菌和寄生蟲等。不過其它一些刺激信号如晶體和免疫複合物等也能誘導NETs的形成。值得注意的是，在一些自身免疫疾病中，中性粒細胞會被活化并釋放NETs，如類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis, RA）和系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus, SLE）等【5,6】。NETs含有許多分子能夠被免疫細胞的受體識别。例如，巨噬細胞和樹突細胞吞噬NETs後，其胞内的cGAS（cyclic GMP-AMP synthase）能夠識别NETs中的DNA骨架。另外，細胞表面受體TLR9也能夠識别NET-DNA。一些研究也發現，NETs能夠激活一些免疫細胞的膜受體，但是其作用機制還未研究清楚。
近日，來自英國埃克塞特大學的Gordon D. Brown團隊在Nature發表了文章Recognition and control of neutrophil extracellular trap formation by MICL，他們發現受體MICL（myeloid inhibitory C-type lectin-like）缺失能夠通過促進中性粒細胞NETs的形成進而促進類風濕性關節炎的進展。
研究人員利用Micl-/-小鼠建構了類風濕性關節炎的CAIA（collagen antibody-induced arthritis）模型，Micl敲除小鼠表現出了增強以及非緩解的關節炎表型。研究人員取野生小鼠疾病進展最明顯的、造模第7天的小鼠關節組織進行分析。通過流式細胞檢測發現，關節組織中浸潤的中性粒細胞在Micl-/-小鼠中特異性增多。關節組織中其他細胞類型的數量沒有發生改變，另外，骨髓以及血液中中性粒細胞的數量也沒有發生改變。這一結果在RA的另一個K/BxN模型中也得到了類似的結果。
為了探究中性粒細胞在RA進展中的作用以及和MICL的關系，研究人員在CAIA模型中應用了anti-Ly6G以清除循環中性粒細胞，發現野生小鼠和Micl-/-小鼠的疾病進展下降到了同一層次，說明Micl敲除引起的RA進展是通過中性粒細胞來實作的。進一步的，研究人員分别從WT以及Micl-/-小鼠的骨髓中分離了中性粒細胞，然後在CAIA模型的第7天将這些中性粒細胞分别移植到RA模型小鼠中，研究人員觀察到來自Micl-/-小鼠的中性粒細胞加重了關節發炎。這一結果更加證明了Micl-/-小鼠中中性粒細胞在RA進展中發揮了關鍵作用。
接下來，研究人員發現Micl-/-小鼠來源的中性粒細胞在尿酸鈉（monosodium urate, MSU）或者A.fumigatus hyphae刺激下ROS水準提高，由于NET的形成與ROS水準相關，研究人員檢測發現Micl缺失導緻NET形成也相應增強。NADPH氧化酶抑制劑DPI（diphenyleneiodonium chloride）抑制了NET的形成，說明Micl缺失引起的NET形成依賴于NADPH氧化酶的活性。除了ROS之外，NET的形成也需要組蛋白的瓜氨酸化修飾，這種修飾依賴于PAD4蛋白的功能。而PAD4抑制劑能夠在體外實驗中抑制NET的形成，體内實驗也顯示PAD4抑制劑導緻Micl-/-小鼠關節中NET的數量明顯減少，但并沒有影響關節中中性粒細胞的浸潤。
研究人員之前的研究已經發現MICL的單克隆抗體能夠加劇野生小鼠CAIA模型的病理程度，類似于Micl-/-小鼠的表型。體外實驗也顯示，MICL的單抗在中性粒細胞中引起了MSU介導的ROS産生增加。另外，MICL單抗對CAIA模型小鼠病理的刺激作用能夠被PAD4抑制劑所抑制。這在RA的其他動物模型如CIA（collagen-induced arthritis）中得到了驗證。研究人員進一步檢測發現，人體MICL抗體能夠促進中性粒細胞的活化以及NET的形成。來自RA病人的血清同樣能夠促進ROS的産生，說明RA病人血清中含有的MICL抗體抑制了MICL的功能，促進了中性粒細胞的活化以及NET的形成。
于是，研究人員進一步檢測了RA病人血清中MICL抗體水準和RA病理程度的關系，發現RA病人中MICL抗體的整體水準比對照組高。另外，在與中性粒細胞NET相關的疾病如系統性紅斑狼瘡和COVID-19的病人血清中，MICL的抗體水準也同樣比正常人高，說明MICL被抑制後，中性粒細胞的活化與這些免疫疾病的進展密切相關。
最後，研究人員發現MICL是一個PRR受體，能夠識别NET中的基因組DNA，且這種識别作用能夠被MICL的抗體打斷。
模式圖（Credit: Nature）
綜上，本研究發現受體MICL能夠調控自免疫疾病中中性粒細胞的活化，一些自免疫疾病病人體内産生過多的MICL抗體，抑制了MICL的功能，導緻中性粒細胞持續活化，打破了機體的免疫平衡。本研究确認了自身免疫疾病中免疫平衡維持的關鍵分子機制，為相關疾病的治療提供了新的思路和靶點。
參考文獻
1. Kruger, P. et al. Neutrophils: between host defence, immune modulation, and tissue injury. PLoS Pathog. 11, e1004651 (2015).2. Mantovani, A., Cassatella, M. A., Costantini, C. & Jaillon, S. Neutrophils in the activation and regulation of innate and adaptive immunity. Nat. Rev. Immunol. 11, 519–531 (2011).3. Wigerblad, G. & Kaplan, M. J. Neutrophil extracellular traps in systemic autoimmune and autoinflammatory diseases. Nat. Rev. Immunol. 23, 274–288 (2023).4. Papayannopoulos, V. Neutrophil extracellular traps in immunity and disease. Nat. Rev. Immunol. 18, 134–147 (2018).5. Khandpur, R. et al. NETs are a source of citrullinated autoantigens and stimulate inflammatory responses in rheumatoid arthritis. Sci. Transl Med. 5, 178ra40 (2013).6. Villanueva, E. et al. Netting neutrophils induce endothelial damage, infiltrate tissues, and expose immunostimulatory molecules in systemic lupus erythematosus. J. Immunol. 187, 538–552 (2011).https://doi.org/10.1038/s41586-024-07820-3
責編|探索君
排版|探索君
文章來源|“BioArt”
End
往期精選
圍觀