文献剖析 | 抽丝剥茧,掰开揉碎,这篇30+的巨噬细胞代谢免疫研究思路可以一试!

昨天给大家精读了这篇Cell Metabolism上的胞葬作用通过代谢物调控巨噬细胞介导免疫反应研究论文,今天继续解析该研究是如何进行课题研究方向切入及work model如何实现逻辑串联的。

本研究证实的work model如下

胞葬作用-ACs降解核苷酸-PKcs-mTORC2/Rictor-Myc-巨噬细胞增殖下面通过问题导向,解析调控模式如何实现1. 为何选择胞葬作用对巨噬细胞增殖作为课题切入点?我们知道细胞死亡包括程序性死亡(如凋亡)和坏死两种类型,其中,凋亡过程中细胞萎缩形成凋亡小体被巨噬细胞清除,细胞内物质不会释放到组织间隙诱发炎症反应;而坏死则不同,会导致细胞破裂,释放大量胞内物质,诱发炎症反应,导致组织损伤。胞葬作用主要是指,巨噬细胞吞噬凋亡的细胞,阻止细胞坏死发生,因而可以阻断炎症反应,保护组织免受炎性损伤,促进炎性损伤组织修复。

该课题组长期致力于研究胞葬作用在组织炎性损伤修复中的作用(该课题组关于胞葬作用研究已发论文如下图所示)。

通过前期十多年间的研究积累,已经明确证实胞葬作用可以诱导巨噬细胞的免疫抑制表型(分泌TGFβ、IL-10)促进组织炎性损伤修复。

免疫细胞调控生物学过程主要通过两种方式:1.细胞功能表型改变,如M1和M2表型极化;2.细胞数量改变,如增殖扩增。

该组前期研究中已经发现凋亡细胞(Apoptosis cells, ACs)被巨噬细胞吞噬发生胞葬作用后,ACs在巨噬细胞中被溶酶体水解释放的氨基酸、脂质等物质可以导致巨噬细胞转变为免疫抑制表型,从而促进炎性组织修复,这方面的研究已经非常多。而关于胞葬作用对巨噬细胞增殖的调控研究很少,潜在机制不明。考虑到胞葬作用促进巨噬细胞介导的炎性组织损伤修复,除了通过已报道的诱导巨噬细胞免疫抑制表型,逻辑上应该还存在胞葬作用通过某种机制促进免疫抑制性巨噬细胞增殖,以增强炎性损伤修复,因此确立了胞葬作用可能促进免疫抑制性巨噬细胞增殖这一科学假设,此科学假设便是本研究最关键的创新性表型切入点。

2. 如何确定胞葬作用促进巨噬细胞增殖(efferocytosis-induced macrophage proliferation, EPIM)这一关键表型?将巨噬细胞(本研究利用BMDM)与凋亡中的细胞(本研究选择的是Jurkat细胞系)共培养,之后利用Ki67、Edu标记增殖细胞等方式证实胞葬作用会促进增强巨噬细胞增殖。由此得到了本研究最核心创新性表型,即胞葬作用可以促进巨噬细胞增殖如下模式所示:

3. 如何证实胞葬作用通过凋亡细胞在胞葬作用中降解后产生的核苷酸促进巨噬细胞增殖?该课题组及其他团队之前研究已经发现胞葬作用中,ACs降解产生的氨基酸和脂类都可以促进巨噬细胞免疫抑制表型。我们知道细胞降解产物中除了氨基酸、脂类,还包含大量的核苷酸物质,那么ACs降解来源的核苷酸是否在胞葬作用促巨噬细胞增殖中发挥关键作用呢。为了证实这一假设,本研究做了三个关键实验:1.将lgG包被的红血细胞(RBC)与巨噬细胞进行共培养(红细胞无细胞核,胞葬作用降解后无核苷酸),结果显示并不能诱导EIMP。2. DNase2a是参与将吞噬酶体中的DNA降解为核苷酸。siRNA沉默DNase2a导致AC+巨噬细胞EdU掺入减少,细胞增殖减少,SCF1则没有明显变化(阻断细胞降解中DNA降解为核苷酸)。3.将外源性的核苷酸电转入RBC中,共培养后则可以诱导EIMP(外源性导入核苷酸)。以上结论证实胞葬作用确实可以通过ACs降解来源的核苷酸促进巨噬细胞增殖,如下模式所示:

4. 如何证实胞葬作用通过降解来源的核苷酸激活mTORC2/Rictor促进巨噬细胞增殖?接着问题是,胞葬作用通过ACs降解产生的核苷酸如何促进巨噬细胞增殖的?此处基于文献报道可知DNA依赖的蛋白激酶(dna – pk)既可以结合寡聚核苷酸,又可以激活mTOR进而促进细胞增殖。而胞葬作用中ACs降解产生的就是寡聚核苷酸,因此提出科学假设:胞葬作用中ACs降解的核苷酸很可能通过与dna-pk结合,进而激活mTOR(激活后p-AKT增加),促进巨噬细胞增殖,并通过体内、体外敲降和抑制剂实验证实了以上假设。

逻辑上完成了以下模式:

5. 如何证实胞葬作用通过降解来源的核苷酸激活mTORC2/Rictor后再通过Myc促进巨噬细胞增殖?基于该课题组之前已发表文章发现,胞葬作用诱导巨噬增殖是通过激活Myc表达介导,因此,想到mTOR激活后应该也很可能通过Myc这一关键转录因子促进巨噬细胞增殖。接着也通过一系列实验证实胞葬作用降解来源核苷酸激活的mTOR信号确实可以激活Myc高表达,并通过rescue实验证实Myc介导了mTOR的促巨噬细胞增殖作用。

逻辑上完成了以下模式:

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