适当促衰防治流感!肺中暗藏500倍抗炎因子,甲流自救全靠免疫细胞衰老?

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每年的这段时间,甲流就像是按时打卡一样准时出现,每次年初来到上海,派派总不免的要“发热”一段时间。这不,就在今天又因为嗓子疼得半夜爬起来找药吃的时候,派派就在想……到底有没有什么一劳永逸,彻底缓解身体流感症状的方法?

拖着难受的身体,派派打开手机开始搜索资料,这一翻可不得了,在Cell正刊上居然发现了一篇和派派想法神同步的研究?来自哈佛医学院罗鸿博教授最新研究发现:中性粒细胞能产生一种新型的外囊泡来通过补体激活方式,抑制流感引发的炎症,但代价是……衰老?

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中性粒细胞是免疫系统的重要细胞[2],肩负着噬病原体、释放抗菌物质、抵抗感染等重任,然而随着时间流逝,负责免疫清除的它们也不可避免的成为“衰老大军”中的一员,出现免疫功能下降[3]、释放促炎因子引发“炎症衰老”[4]、促进肿瘤生长[5]以及延缓组织修复[6]等老大难问题。

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除了以上对身体造成以免疫减退和炎症为促衰主力军的影响外,研究人员还发现,在中性粒细胞衰老的过程中,它们表面的细胞膜会形成突起,逐渐形成直径1~2微米的,具有脂质双层结构的泡泡,最终从表面脱落,形成较高稳定性的小小囊泡(LAND-Vs)。

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图注:LAND-Vs诞生记

与平时我们吹的,一碰就碎的泡泡不同,科学家们观察到,衰老中性粒细胞“吹”的泡泡,在肺炎患者肺部大量存在,其数量是健康肺部的……500倍??

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图注:肺炎患者肺部存在大量LAND-Vs

这个惊人的数量把派派吓了一跳,但仔细一看,这似乎并不是什么坏事。

根据小鼠的实验数据,科学家们发现:对其体内注射LAND-Vs后,能显著减少BALF(支气管肺泡灌洗液,评估肺炎损伤程度)中中性粒细胞的数量,降低了炎症因子(如IL-1β和IL-6)的水平与细菌负荷,减轻肺组织损伤。

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图注:LAND-Vs处理减轻肺炎小鼠肺部损伤

这泡泡居然还带抗炎作用!就在科学家们丈二和尚摸不着头脑的时候,LAND-Vs 表面似乎隐隐也有些“小东西”,正在向热爱抗衰的友友们悄悄发出信号……

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为了搞清这信号究竟是谁,从哪来,科学家们地毯式地分析了LAND-Vs的表面标记与蛋白质组成,发现其表面可谓是“高手云集”,高度表达CD55、CD47、CD66b等蛋白,且CD55阳性的LAND-Vs占总LAND-Vs的60.5%。

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图注:LAND-Vs表面蛋白的含量

为啥偏偏是CD55独占鳌头?免疫荧光染色给你答案,观察了不同“年龄段”中性粒细胞中CD55的表达情况后,科学家们发现与均匀分布CD55的年轻中性粒细胞不同,衰老中性粒细胞中的CD55,在某些区域高度表达,形成了明显的聚集现象(也叫极化现象)。

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图注:高度表达的CD55

而且随着时间推移,高度表达CD55的中性粒细胞的比例则是蹭蹭上涨,非极化细胞的比例逐渐减少。通过特定的通路抑制剂处理,科学家们还发现了一个惊人的事实:LAND-Vs几乎完全是由CD55……搭建起来的!所以CD55才是衰老中性粒细胞生成LAND-Vs的关键?

大胆设问小心求证,科学家们针对LAND-Vs形成过程的关键区域与环节(包括脂筏(细胞膜上富含胆固醇和有序脂质的区域,负责信号传导与物质运输)和RhoA信号通路等)下手,使用胆固醇、Rho激酶抑制剂,发现极化CD55细胞的比例显著降低,且LAND-Vs的数量也明显减少。

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图注:抑制剂处理后,LAND-Vs形成数量明显减少

综合以上实验结果,科学家们也发现了LAND-Vs形成的真正原因:中性粒细胞在衰老过程中,CD55蛋白在细胞膜上的脂筏地带积攒能量,同时激活RhoA信号通路重组细胞骨架,助力CD55富集区域出芽生长。最终,这些区域通过胞吐作用从细胞膜上脱落,形成LAND-Vs。

太复杂了……不如直接来看简单刺激的:使用CD55抑制剂处理LAND-Vs后,LAND-Vs的抗炎效果大幅缩水!原来LAND-Vs的抗炎作用,背后CD55才是“操盘手”?

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图注:抑制CD55后,LAND-Vs抗炎效果被削弱

现象背后一定伴有机制,这里过于生涩,派派尽量挑重点一次性给大家讲明白。

先说免疫系统的重要组成部分—补体系统,它由超过30种的血浆蛋白组成,其最主要的功能:在其他细胞/病原体上疯狂打洞直到它们死亡。

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图注:如此丰富的补体蛋白家族!

它的实现主要通过三条主要途径[7](经典途径、替代途径和甘露糖结合凝集素途径),不过虽说途径不同,其最终都会汇聚到一点:C3(该途径核心蛋白)的激活上

被激活的C3会被切割成C3a(募集免疫细胞,激活炎症反应)和C3b(寻找特定的细菌、真菌、病毒)两个片段(这个要划重点)

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图注:看完派派直接昏古去

C3b 是补体系统中的关键中间产物,找到病原体后,它就会改变形状,与补体系统的其他成分结合,形成C3转化酶,进一步切割更多的C3分子,放大补体系统的激活信号(像是数十万只苍蝇趴在细菌表面),所以一旦不加以节制,就会促进炎症反应的激活。

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图注:C3b结合其他的补体变成C3转化酶

与通过吞噬作用来直接攻击病原体,易引发过度炎症的中性粒不同的是,凝聚了大量CD55的囊泡能直接结合补体系统中的C3b,抑制C3转化酶的活性,直接阻断补体C3的活化,从而减少炎症介质C3a和C5a的生成,减轻炎症细胞的聚集和组织损伤,更安全的发挥抗炎作用。

通过对BALF中的蛋白定量分析,科学家们发现LAND-Vs处理显著降低肺炎小鼠中C3b复合物的活性,同时还降低了包括C3a、中性粒细胞数量、IL-1β和IL-6等一众与炎症有关的蛋白、炎症因子水平,缓解了肺组织的损伤。

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图注:LAND-Vs能缓解小鼠炎症的深层原因

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中性粒抗炎→老了继续释放LAND-Vs抗炎,看似“物尽其用”,但相对于我们身体来说,LAND-Vs作为一种囊泡,岂不是难逃被其他细胞吞噬的命运?

但时间序列实验的结果却啪啪打脸,在BALF中,中性粒细胞数量以及C3b复合物表达量均在感染后6小时达到峰值,随后逐渐下降。而LAND-Vs数量却反其道而行,在感染后6小时后开始增加,并在48小时达到峰值。

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图注:LAND-Vs可以通过CD47避免被巨噬细胞吞噬

眼尖的科学家们也发现一丝端倪,之前来自LAND-Vs表面的信号……除了CD55,好像还另有它“蛋白”?

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通过研究他们发现,这是另一个同样附着在LAND-Vs表面,呈现高表达趋势的蛋白—CD47。

与专职抗炎的CD55不同,CD47的专职工作是:隐蔽。在肿瘤中,它就能通过与巨噬细胞上的信号调节蛋白(如SIRPα)结合,发出“不要吃我”信号,避免被巨噬细胞吞噬[8]。

但LAND-Vs只是个小小囊泡,难道也有同样机制?在阻断“不要吃我”信号(如CD24、CD31、CD47)后,不仅巨噬细胞对LAND-Vs的吞噬作用回归,BALF中LAND-Vs的数量明显减少,同时补体系统活性增加,炎症指标(如细胞因子水平、肺损伤评分)也开始恶化,实锤CD47在持久方面的作用。

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图注:抑制CD47后BALF炎症指标开始恶化

讲到这,相信大家应该也睡得挺安详了(bushi),但是该打起精神了!总结全文时间到:其实对于衰老中性粒细胞还能继续发挥抗炎功效,归根结底,还是其中的CD55以及CD47等一众蛋白

前者发挥了其形成囊泡与通过抑制补体机制抗炎两大重任,而后者则通过表达“不要吃我”信号来逃避免疫清除,确保LAND-Vs在体内能存活更长时间,从而在炎症消退阶段继续发挥其抗炎作用。

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图注:本文机制总览

时光派点评

这次,关于LAND-Vs的发现,也让派派重新审视起衰老的意义。衰老细胞中可能也蕴藏着许多尚未发掘的宝库,就按这次对LAND-Vs的研究来看,治愈流感引起的炎症,还要靠衰老的中性粒细胞帮忙。或许有关健康衰老的未来,还得换换思路,所谓衰老,也并不全是坏处?

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[本文的名称是《Neutrophil-derived vesicles control complement activation to facilitate inflammation resolution》,发表于《Cell》期刊,通讯作者是哈佛大学医学院罗鸿博教授、中国医学科学院血液病医院冯四洲教授。第一作者是Alan Y. Hsu。本研究资助来源:美国国立卫生研究院(1R01AI142642、1R01AI1 45274、1R01A I141386、R01HL092020、P01HL158688)、NIH训练奖学金(T32HL066987)、Cotran Gimbrone研究奖、中国医学科学院创新基金 (grant number 2021-I2M-1-017)、中国国家自然科学基金 (82470208)、NIGMS 奖项 R35GM142683。]

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