国自思路：线粒体自噬、巨噬细胞、肝损伤

研究背景

无菌性炎症是一种无病原体的炎症。衰老通过促进炎症参与肝脏疾病的发病机制，而cGAS/STING通路是一种重要的天然传感器，可启动宿主对细菌和病毒等不同病原体的免疫应答。mtDNA作为一种重要的危险相关分子，导致cGAS/STING和炎症激活。巨噬细胞­STING信号介导的无菌性炎症与多种肝脏疾病有关。然而，对于老年巨噬细胞中STING信号通路激活机制仍然是未知的。

鉴于老年巨噬细胞存在线粒体自噬缺陷，作者假设老年巨噬细胞中受损线粒体自噬可能导致mtDNA胞质释放和STING激活从而诱导促炎反应。

研究成果

2022年6月21日，南京医科大学第一附属医院王学浩院士团队在《Aging Cell》（IF=11.005）杂志上发表题为“Defective mitophagy in aged macrophages promotes mitochondrial DNA cytosolic leakage to activate STING signaling during liver sterile inflammation”的文章。研究表明，衰老使巨噬细胞中的线粒体自噬的激活受损，导致巨噬细胞mtDNA胞质释放和STING活化。本研究有助于理解在无菌炎症性肝损伤过程中，老年巨噬细胞的线粒体自噬功能障碍和STING激活之间的相互作用，从而为老年患者的无菌炎症性肝损伤提供新的潜在治疗靶点。

原文连接：https://doi.org/10.1111/acel.13622

研究过程与结果

1

增加mtDNA胞质释放促进STING激活

用骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)的HR（缺氧复氧）模型研究巨噬细胞mtDNA在STING激活中的作用。HR应激诱导cGAS/STING/TANK结合激酶1(TBK1)/NF­κB信号通路激活和促炎细胞因子的分泌，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6），这种效应在老年巨噬细胞中进一步增强（图1）。

图 1. 增加的mtDNA细胞质渗漏促进衰老巨噬细胞STING激活

2

衰老损害巨噬细胞线粒体和线粒体自噬激活

线粒体膜电位(MMP)的免疫荧光染色和流式细胞术(FCM)分析表明，HR应激诱导的线粒体损伤在老年巨噬细胞中比年轻巨噬细胞更严重。用线粒体mKeima转染了BMDM（一种荧光蛋白），观察到年轻巨噬细胞中溶酶体的荧光信号增加，但在老年巨噬细胞中受到限制。通过使用3-甲基腺嘌呤(3­MA)进一步抑制年轻巨噬细胞的线粒体自噬，发现mtDNA胞质释放增强，STING炎症激活增强（图2 A-E）。

图 2. 老年巨噬细胞线粒体自噬激活受损

3

Pink1过表达和Torin1处理可恢复线粒体自噬，

抑制老年巨噬细胞cGAS/STING激活

Pink1过表达与Torin1联合治疗，有效地逆转了老年巨噬细胞中线粒体自噬受损。在功能上，恢复线粒体自噬减少了HR应激后老年巨噬细胞的线粒体损伤（图3）。表明老年巨噬细胞mtDNA通过抑制线粒体自噬介导cGAS/STING信号通路的激活。

图 3. Pink1过表达和Torin-1处理可抑制老年巨噬细胞中cGAS/STING激活

4

线粒体自噬介导mtDNA/cGAS/STING信号

在不同无菌炎症反应中发挥广泛的调节机制

作者用氧化应激（过氧化氢）、毒性药物(硫代乙酰胺（TAA）和对乙酰氨基酚（APAP）治疗老化巨噬细胞。与在HR应激的巨噬细胞中发现的结果类似，这些刺激在巨噬细胞中诱导了STING/NF-κB信号通路激活，并在老年巨噬细胞中进一步增强。在这些刺激下，老年巨噬细胞也显示出胞质mtDNA的积累增加和线粒体自噬激活的减少（图4）。表明由于线粒体自噬受损，衰老巨噬细胞中mtDNA/cGAS/STING信号通路的增强有助于多种无菌炎症反应。

图 4. 线粒体自噬介导的mtDNA/cGAS/STING信号在不同无菌炎症反应中发挥广泛的调节机制

5

STING缺乏可减轻老年小鼠各种类型

的无菌炎症性肝损伤

作者确定了巨噬细胞的STING信号传导在促进老年小鼠无菌炎症性肝损伤中的功能意义。在肝损伤模中STING敲除可显著减轻老年小鼠肝损伤。通过对STING/TBK1信号通路和TNF­α和IL­6基因的分析显示，STING的敲除也改善了肝内促炎反应的衰老依赖性的增加。表明STING缺乏可以保护老年小鼠免受不同类型的无菌炎症性肝损伤。

转自：“学术查”微信公众号

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