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这同济大学发的10.7分SCI文章,做了巨噬细胞和中性粒细胞的Crosstalk,这样的假设迭代何愁拿不下国自然……

实验万事屋  · 公众号  · 科研  · 2024-10-04 08:20

正文

夏老师在PubMed上冲浪的时候,找到了这么一篇有意思的文章,这篇文章是上海同济大学肺科医院发表在10.7分的Redox Biol上的。他们把肺移植巨噬细胞与中性粒细胞之间的Crosstalk做得明明白白的,还形成了一个正反馈通路,这篇文章里推进和假设迭代的过程还真是有点意思:



首先在LTx(肺移植)后,浸润的中性粒细胞产生NETosis,导致I/R(缺血再灌注)损伤。那么期间的机制到底是什么呢?首先,他们分析了LTx后中性粒细胞产生NETosis的现象之间是否有关联性,他们使用了几个NETosis的靶标进行了相应的验证。(这里还是插一句,之前NETosis还是给大家介绍过的哈,是一种中性粒细胞特殊的死法,会释放DNA和一些蛋白形成网状结构):



他们在建立了LTx和非损伤后,引发中性粒细胞NETosis的关联性后,提出了一个假设,假设AM(肺泡巨噬细胞)也参与了损伤后中性粒细胞的NETosis。于是他们进行了进一步的实验,就是通过抑制剂耗尽AM,然后在验证肺部损伤后的中性粒细胞的NETosis是否会产生影响(这里其实就是柯霍氏法则的验证,通过移除肺巨噬细胞这一关键关键因素,验证其对于NETosis的具体功能,不清楚柯霍氏法则的话,可以去看看《轻松的文献导读》和《列文虎克读文献》)。结果发现AM的确参与了I/R后的中性粒细胞NETosis。而在NETosis的过程中,中性粒细胞会释放组蛋白,组蛋白也能引发巨噬细胞的极化反应,于是他们迭代了假设,假设中性粒细胞NETosis产生的组蛋白也能反馈影响AM的极化。结果显示组蛋白的确能激活AM的M1极化:



那么这个组蛋白在这里是否会扮演一个正反馈中的关键角色呢?于是他们又进一步迭代了假设,假设这个组蛋白激活的巨噬细胞,是诱导中性粒细胞NETosis产生的关键。通过组蛋白诱导后的AM与中性粒细胞共培养发现,的确组蛋白是激活AM诱导NETosis的关键因素。而用肝素抑制中和组蛋白后,可以阻遏AM对中性粒细胞NETosis的激活。那么问题来了,AM是通过什么来激活中性粒细胞的NETosis的呢?他们通过数据的挖掘分析,发现巨噬细胞中CTSC的表达量会明显增强(下面这种热图和主成因PCA分析其实之前给大家讲过的,不清楚这些图要怎么看的话,可以回去翻翻《夏老师带你读文献》复习下)。那么CTSC既然是AM中高表达的,也必须通过旁分泌才能释放到细胞外,诱导中性粒细胞产生NETosis。而CTSC是位于溶酶体中的,释放出CTSC就需要通过LMP(溶酶体膜通透性)增强。他们发现组蛋白能促进AM的溶酶体产生LMP现象,从而释放CTSC:



CTSC是AM中高表达的蛋白,同时可以被组蛋白激活释放,那么假设就又迭代成了:CTSC是否能激活中性粒细胞的NETosis?他们在这里再一次使用了柯霍氏法则的验证,在敲减了CTSC的AM中,使用组蛋白进行刺激,然后通过共培养分析中性粒细胞的NETosis(这里主要是为了 验证CTSC的关键作用,又要排除组蛋白对AM的其他机制的诱导,所以采用了这种策略,不清楚柯霍氏法则的话,可以回去看看《轻松的文献导读》和《列文虎克读文献》):



结果证明了CTSC的确是AM激活中性粒细胞NETosis的关键,那么既然CTSC能激活NETosis,而NETosis的激活途径其实还是有很多的。那CTSC具体激活的是什么途径呢?于是他们对不同的激活NETosis的途径,使用了抑制剂,比如mitoROS(线粒体ROS)、NOX(NADPH氧化酶),结果抑制mitoROS并么有对CTSC诱导的NETosis造成影响,而抑制NOX则能缓解CTSC诱导的NETosis。也就是说CTSC通过触发NOX诱导的ROS,导致了中性粒细胞的NETosis:


那么CTSC是如何激活NOX的呢?假设就需要继续迭代了,由于CTSC直接可以作用于p38,于是他们假设可能CTSC会通过p38影响下游的NOX活化(p38大家应该熟悉了,这个是在MAPK信号通路上的p38/MAPK这个分支上的,在MAPK信号通路的研究中,算是比较常见的了,不熟悉的话,可以去看看《信号通路是什么鬼?》系列复习下)。通过使用抑制剂验证发现,的确p38/MAPK是CTSC诱导NOX活化以及NETosis的关键。那么具体NOX是如何被激活的呢?由于NOX的激活是需要通过残基上几个位点的磷酸化,于是他们假设又迭代成了NOX的磷酸化是受到了p38/MAPK调控的。还是通过抑制剂的验证发现,p38/MAPK的确能调控NOX的p47phox和p67phox的磷酸化,但其中p47phox的磷酸化是关键因素:



那么CTSC作为半胱氨酸外肽酶,可以激活NSP(中性粒细胞丝氨酸蛋白酶),而mPR3是一个NSP。于是他们又进一步假设,CTSC可以激活mPR3,来影响中性粒细胞的NETosis相关的炎症反应。结果显示,CTSC的确能通过上调和激活mPR3,参与并促进NETosis相关炎症反应:



最后是一个小鼠中的体内实验,既然CTSC对于中性粒细胞的NETosis以及炎症反应这么重要,那么抑制CTSC应该可以缓解相关的症状。于是他们对I/R模型小鼠中的CTSC进行了抑制,结果发现CTSC的抑制,可以减轻小鼠的NETosis和肺I/R损伤:



这篇文章最后形成了这样的示意图。这整个过程,其实就是一个正反馈的通路(不清楚正反馈的话,可以回去看看《信号通路是什么鬼?》系列,在讲PI3K-AKT信号通路、mTOR信号通路和NFκB信号通路之间交互的时候,提到过正反馈和负反馈的通路过程),这个通路是AM巨噬细胞受到了组蛋白的激活,产生了M1极化,导致了AM的溶酶体产生了LMP,提高了CTSC的分泌。分泌的CTSC通过激活中性粒细胞中的p38/MAPK信号通路激活了NOX,产生大量ROS导致了中性粒细胞的NETosis,同时CTSC通过激活mPR3,促进了NETosis过程中的炎症反应。NETosis产生了的组蛋白,又回头激活了AM的M1极化及CTSC分泌,如此循环往复,产生了正反馈通路:



总的来说,这篇文章的推理过程是很有意思的,一步步反推把整个通路顺藤摸瓜地找出来。而正反馈通路其实算是整个过程中的一个亮点,通过对于NETosis产生组蛋白的这样一个假设,把整个正反馈通路给联系了起来。证据链上也都做得相对比较严谨,算是一篇不错的文章了。好了,今天就先策到这里吧,有兴趣的话可以看看原文,祝你们心明眼亮。


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