败血症论坛

注册

 

发新话题 回复该主题

NatureImmunologyT [复制链接]

1#

背景:

脓毒症是一种双相疾病,其特征是急性炎症反应,随后是长时间的免疫抑制期。控制炎症的治疗有助于减少脓毒症患者在重症监护病房的时间,但不能降低总体死亡率。近年来,研究的重点是免疫抑制期,免疫抑制期常由免疫细胞凋亡引起。然而,这些事件的分子诱因尚不清楚。

简介:

年12月,来自澳大利亚墨尔本拉筹伯大学拉筹伯分子科学研究所生物化学与遗传学系的HamsaPuthalakath教授课题组在NatureImmunology(IF:20.)杂志上发表题为“TREML4receptorregulatesinflammationandinnateimmunecelldeathduringpolymicrobialsepsis”的文章[1]。通过小鼠全基因组CRISPR筛查,研究人员发现髓系细胞(TREM)家族受体TREML4上表达的触发受体是脓毒症中炎症和免疫细胞死亡的关键调节因子。小鼠基因敲除TREML4证明TREML4在多微生物性脓毒症的急性和慢性阶段,在先天免疫细胞中调节钙稳态,炎性细胞因子反应,髓过氧化酶激活内质网应激反应和凋亡细胞死亡,导致整体存活率增加。

主要结果:

全基因组CRISPR筛选。

造血干细胞(HSCs)的功能障碍和骨髓生成的阻滞是致命性败血症的特征,主要归因于凋亡性细胞死亡。推测凋亡反应可能是通过特定宿主基因的缺失而消除的。为了鉴定相关基因,研究人员在小鼠中进行了重组实验。从存活的细胞中提取DNA,PCR扩增引导RNA(gRNA)序列,并进行Illumina测序进行基因鉴定。在两个平行实验中,发现Treml4是一个富集的基因。TREML4是一种具有细胞外免疫球蛋白样结构域的I类膜蛋白,广泛表达,特别是在髓系细胞中。为了了解TREML4在微生物脓毒症中的作用,作者使用CRISPR-Cas9系统在小鼠中删除了编码该蛋白的基因。新一代测序(NGS)以及RNA和蛋白分析证实了缺失。Treml4?/?小鼠具有可育性,没有明显的发育或生殖异常。血液和骨髓的稳态分析,Treml4?/?小鼠与野生型同窝鼠没有区别。因此,TREML4对于正常发育和体内平衡似乎是可有可无的。

图1:Treml4的鉴定和基因消除。

Treml4基因消除与T细胞表型的关系。

在腹腔内注射CS刺激多微生物败血症时,在野生型小鼠中注射CS24小时后肉眼可见明显的胸腺退化,但在Treml4?/?小鼠中无此变化。野生型小鼠胸腺退化的特征是胸腺细胞凋亡和明显的细胞过少。与胸腺表型一致,在野生型胸腺细胞中观察到BIM的上调,而在Treml4?/?胸腺细胞中未见BIM的上调。与BIM诱导结果一致的是,野生型胸腺细胞在注射CS6小时后对脓毒症表现出明显的Ca2+通量,而在Treml4?/?胸腺细胞中则没有。在脓毒症急性期(CS治疗后24小时),研究人员没有观察到任何显著的脾脏T细胞丢失,尽管脾脏Bim转录本丰度增加。然而,慢性感染期间骨髓中CD4+和CD8+T淋巴细胞均明显减少,这与骨髓记忆T细胞在活动和增殖方面处于静止状态的观点一致,而脾脏T细胞可以通过增殖得到补充。这一观察结果表明,在脓毒症期间,TREML4对成熟T淋巴细胞的存活没有作用。

图2:在急性多微生物败血症中消除Treml4基因保护胸腺细胞。

Treml4?/?小鼠中固有免疫细胞存活增加。

先天免疫细胞在宿主炎症反应的启动、维持和解决中发挥重要作用。研究人员分析了Treml4?/?小鼠和野生型小鼠在多微生物败血症期间骨髓和血液中CD45+细胞的动态变化。使用细胞表面标记CD11b和Ly6C来区分成熟和不成熟细胞。结果清楚地表明,在脓毒症期间,Treml4?/?小鼠在骨髓和血液中维持了高比例的成熟(CD11b+Ly6Chi)和不成熟(CD11b+Ly6Clo)粒细胞。

图3:TREML4是急性多微生物败血症时血液和骨髓中粒细胞稳态的调节因子。

TREML4调节急性脓毒症中中性粒细胞的存活。

在血液中,中性粒细胞占白细胞的60%-70%,是抵御感染的第一道防线。在脓毒症期间,感染部位缺乏功能性中性粒细胞已被证实。因此,研究人员在脓毒症的炎症期,即CS注射后24小时,研究了脓毒症小鼠血液和骨髓中的中性粒细胞(Ly6G+和CXCR2+细胞)。在野生型脓毒症小鼠的骨髓中,成熟的中性粒细胞被完全耗尽,而在Treml4?/?小鼠的骨髓中,成熟的中性粒细胞却大量保留。与这一发现相一致的是,在脓毒症期间,野生型小鼠血液中未成熟中性粒细胞(CXCR2+和Ly6Glo)的频率增加了20倍,而在类似处理的Treml4?/?小鼠中,它们的频率基本未受影响。进一步发现了Treml4?/?缺失对继发感染具有保护作用。

Treml4的缺失不会影响TLR4功能。

脂多糖(LPS)是一种广泛应用的模型,研究脓毒症中的白细胞编程。Toll样受体4(TLR4)介导的染色质重塑与小鼠脓毒症免疫抑制期的进展有关。为研究TREML4在TLR4介导的细胞因子产生中的作用,研究人员用LPS处理了Treml4?/?小鼠和野生型小鼠的骨髓源巨噬细胞(BMDMs)。在不同浓度LPS下,野生型和Treml4?/?的BMDMs在炎性细胞因子和趋化因子的产生上没有定性或定量的差异。类似,中性粒细胞在LPS刺激下的体外实验中无差异。由于在体外对LPS的反应中,两种基因型细胞因子基因表达无差异,但在脓毒症时,血清细胞因子浓度和细胞内细胞因子染色有显著差异,作者的结论是,多微生物败血症中细胞因子的产生主要是通过TREML4受体而不是TLR4受体介导的。这一结论在注射LPS的内毒素脓毒症小鼠模型中得到了进一步证实。与使用BMDMs进行体外LPS刺激实验相比,小鼠血清中的细胞因子测量显示,与野生型同窝鼠相比,Treml4?/?小鼠的细胞因子反应明显减弱。

图4:TREML4是多微生物败血症中血清细胞因子水平的调节器。

Treml4缺失影响信号转导。

TTREML4最初被确定为TREM家族的受体,表达在树突状细胞的一个亚群上,具有吞噬作用。随后,人们发现它的分布范围更广,还具有吞噬和抗原提呈等额外作用。与免疫受体基于酪氨酸的激活基序(ITAM)的连接分子DAP-12对于其作为受体的功能至关重要,而DAP-12在脓毒症中是炎症反应的放大器。其在诱导胞质钙通量响应其同源受体激活的作用已被充分证明。免疫印迹和RNA分析显示,X-box结合蛋白1(XBP-1)剪接、BIM和PUMA诱导在Treml4?/?小鼠中均有显著影响。该结果可以解释在Treml4?/?小鼠中,细胞凋亡和细胞因子表达的减少,从而强调了该受体在决定脓毒症结果中的重要性。

结论:

TREML4属于TREM蛋白家族,具有相似的结构特征,包括细胞外免疫球蛋白结构域、跨膜结构域和不同长度的胞质结构域,编码在小鼠17号染色体上的一个基因簇中。TREM蛋白通过与DAP-12蛋白的联系参与信号转导。在6号染色体上发现了人类同源基因,其中一个被巧合地命名为Treml4,是一个假基因。发现小鼠TREML4的功能对等物和开发阻断抗体可能为开发脓毒症两个阶段急需的治疗方法提供关键进展。

原文链接:

分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题