国自思路：细菌吞噬、巨噬细胞极化、转录调控

近年来，越来越多的巨噬细胞相关项目得到国家自然基金的资助，下文有关巨噬细胞的研究可以为我们申请国自然项目的思路提供启发。

2022年巨噬细胞相关资助的部分项目

研究背景

在细菌细胞和分子存在下巨噬细胞活化需要复杂的基因表达程序。TFEB（转录因子EB）是细菌吞噬过程中巨噬细胞活化的关键因素。缺乏TFEB和TFE3（转录因子E3）的巨噬细胞无法对细菌感染产生促炎表型。在革兰氏阳性或阴性菌吞噬过程中，TFEB的核易位需要NOX/PHOX（NADPH氧化酶）依赖性氧化爆发，活性氧（ROS）足以以CD38和NAADP（烟酸腺嘌呤二核苷酸磷酸）依赖性方式触发TFEB活化。作者通过TFEB和TFE3转录因子将吞噬作用与巨噬细胞促炎极化联系起来作为研究目标，探寻微生物感染发病机制。

研究成果

2022年1月18日，美国伍斯特马萨诸塞大学医学院研究团队在《Autophagy》（IF 13.391）杂志上发表题为“A NOVEL NOX/PHOX-CD38-NAADP-TFEB AXIS IMPORTANT FOR MACROPHAGE ACTIVATION DURING BACTERIAL PHAGOCYTOSIS”的文章。本文作者将细菌细胞的吞噬作用与TFEB活化和下游细胞因子表达联系起来。发现TFEB激活的信号转导需要NOX / PHOX（NADPH氧化酶）和ROS（活性氧）的产生，导致CD38（CD38分子或ADP-核糖基环化酶/环状ADP-核糖水解酶1）的活化，其产生用于溶酶体 Ca2+ 输出的激活配体NAADP（烟酸腺嘌呤二核苷酸磷酸酯）。输出驱动Ca2+调节的蛋白磷酸激酶，可激活TFEB诱导巨噬细胞促炎极化，揭示了一种以前未知的巨噬细胞活化机制。

原文链接：https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15548627.2021.1911548?journalCode=kaup20

研究过程与结果

1.革兰氏菌的吞噬作用激活巨噬细胞中的 TFE3

用LysoTracker（溶酶体红色荧光探针）染色和LAMP1（溶酶体相关膜蛋白1）免疫荧光发现来自金黄色葡萄球菌的PGN（肽聚糖）可诱导TFE3和TFEB核积累且诱导溶酶体的形成。TFEB的核积累和溶酶体诱导在单细胞水平上具有很强的相关性（图1），表明金黄色葡萄球菌或PGN诱导的TFEB活化具有生物学意义。

图 1. 革兰氏阳性菌细胞和配体激活TFE3

2. TFEB 和 TFE3 是巨噬细胞炎症反应的关键因素

通过动物实验敲减基因检测转录谱发现金黄色葡萄球菌的绝大多数转录依赖TFEB / TFE3。此外，在细菌吞噬过程中由TFEB和TFE3诱导的基因对于在M1极化期间具有最高富集性。通过对TLR基因、NFKB转录因子基因、NFKB抑制剂基因、NLR基因、一些细胞因子基因、趋化因子和趋化因子受体、信号调节剂、编码组织蛋白酶的基因表达水平检测等表明TFEB和TFE3可能对巨噬细胞的许多关键功能很重要，包括病原体识别，促炎信号传导，趋化信号的分泌以及自噬/溶酶体清除。

图 2. TFEB和TFE3是巨噬细胞对金黄色葡萄球菌的转录反应所必需的。

3. 细菌感染激活 TFEB 和 TFE3，独立于 TLR 信号

作者研究了TLR信号传导在细菌细胞和配体激活TFEB中的作用。MyD88（髓系分化因子 88）是一种蛋白质适配器，对于分别检测 PGN 和 LPS 的 TLR2/6 和 TLR4 信号传导非常重要。TRIF（含TIR结构域的适配器诱导干扰素β）对于内体TLR4的信号传导也很重要。作者通过检测缺乏MyD88和TRIF（由基因Ticam1编码）的小鼠巨噬细胞中分别感染金黄色葡萄球菌和沙门氏菌后TFEB的激活情况。发现无论细菌细胞壁组成如何，TLR信号传导对于细菌细胞和配体激活TFEB都是可有可无的。表明在用细菌细胞和配体刺激巨噬细胞期间激活TFEB不需要TLR信号传导。

图 3. TLR信令对于TFEB激活是可有可无的

4. CD38和NAADP对TFEB激活很重要

在金黄色葡萄球菌感染期间使用强效 NAADP 受体拮抗剂 Ned-19 发现巨噬细胞无法将GFP-TFEB易位到细胞核中，这表明需要NAADP受体（图 4A-C， F）。此外，CD38的部分沉默阻止了金黄色葡萄球菌的TFEB激活 (图 4G-J)。表明CD38和NAADP是感染期间TFEB激活所必需的，NAADP 可能足以激活 TFEB。

图 4. CD38通过NAADP激活TFEB

5. CD38上游的ROS功能可激活TFEB和TFE3

通过用ROS清除化合物NAC（N-乙酰半胱氨酸）或NACA（N-乙酰半胱氨酸醛）处理ROS消耗，完全阻止了金黄色葡萄球菌和沙门氏菌的GFP-TFEB核易位 (图5）。表明ROS对于感染期间的TFEB激活至关重要。此外，CD38的部分沉默阻止了CCCP引起的TFEB易位，表明ROS需要CD38来激活TFEB。

图 5. ROS 通过 CD38 激活 TFEB

6. NADPH在ROS-CD38-CN-TFEB轴的上游起作用

在吞噬作用期间，将NOX/PHOX募集到成熟的吞噬体是吞噬体成熟和杀菌的关键步骤。因此作者研究了NOX / PHOX作为细菌吞噬期间CD38活化ROS的潜在来源。发现感染反应中激活TFEB需要NOX / PHOX。NOX / PHOX在TFEB的上游起作用，并且在细菌感染期间，其活性对于TFEB激活至关重要（图6）。

转自：“学术查”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！