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CD44受体介导巨噬细胞吞噬尿酸盐晶体并调节急性痛风小鼠模型中的炎症

期刊:scientific reportsDOI:10.1038/s41598-020-62727-z

这篇文档是由Emira Bousoik、Marwa Qadri和Khaled A. Elsaid等人撰写的研究论文,发表在2020年的《Scientific Reports》期刊上。研究的主要机构包括Chapman University School of Pharmacy、Omar-Al-Mukhtar University和Jazan University。论文的标题为“CD44受体介导巨噬细胞对尿酸晶体的吞噬作用,并在急性痛风小鼠腹膜模型中调节炎症反应”。

该研究的学术背景主要涉及痛风(gout)的发病机制,特别是尿酸晶体(monosodium urate monohydrate, MSU)在关节中的沉积如何引发炎症反应。痛风是一种慢性关节炎,其特征是外周关节中不溶性尿酸晶体的沉积,导致间歇性急性疼痛和炎症发作。巨噬细胞是痛风炎症反应中的关键细胞,它们通过吞噬尿酸晶体并释放炎症因子(如IL-1β)来启动炎症反应。然而,尿酸晶体被巨噬细胞吞噬的具体机制尚不完全清楚。此前的研究表明,Toll样受体(TLRs)家族(特别是TLR2和TLR4)可能在尿酸晶体的吞噬过程中发挥作用,但后续研究发现,TLR1至TLR9缺陷的小鼠在体内对尿酸晶体的炎症反应并未受到影响,这表明TLRs在痛风发病机制中的作用可能被高估了。因此,研究者提出CD44受体可能在尿酸晶体的吞噬和炎症反应中发挥重要作用,并假设通过中和CD44受体可以减少尿酸晶体的吞噬、NF-κB的核转位以及NLRP3炎症小体的激活,从而抑制尿酸晶体引发的炎症反应。

研究的主要目标是评估CD44受体在巨噬细胞吞噬尿酸晶体中的作用,并研究其在调节下游NF-κB核转位、NLRP3炎症小体激活和IL-1β产生中的功能。为此,研究者采用了体外和体内实验相结合的方法,包括小鼠骨髓来源的巨噬细胞(BMDMs)和人类THP-1单核细胞分化而来的巨噬细胞。研究的主要流程包括以下几个步骤:

首先,研究者从小鼠骨髓中分离并培养CD44+/+和CD44−/−的BMDMs,并通过流式细胞术确认了BMDMs的生成。接着,研究者使用荧光标记的乳胶珠和尿酸晶体来评估BMDMs的吞噬能力。结果显示,CD44−/−的BMDMs对乳胶珠和尿酸晶体的吞噬能力显著低于CD44+/+的BMDMs。此外,研究者还通过乳酸脱氢酶(LDH)释放实验评估了尿酸晶体对BMDMs的细胞毒性,发现CD44−/−的BMDMs在尿酸晶体刺激下的细胞毒性较低。随后,研究者通过定量PCR和ELISA检测了MSU刺激后BMDMs中IL-1β的表达和分泌,发现CD44−/−的BMDMs中IL-1β的表达和分泌显著减少。

接下来,研究者使用抗CD44抗体(IM7克隆)来诱导CD44受体的胞外域(ECD)脱落,并研究了这一过程对巨噬细胞吞噬尿酸晶体的影响。结果显示,抗CD44抗体处理显著减少了THP-1巨噬细胞对尿酸晶体的吞噬,并降低了IL-1β和IL-8的表达和分泌。此外,研究者还通过Western blot和ELISA检测了抗CD44抗体处理对NLRP3炎症小体激活的影响,发现抗CD44抗体减少了procaspase-1向caspase-1的转化,降低了caspase-1的活性,并减少了成熟IL-1β的产生。进一步的研究表明,抗CD44抗体的抗炎作用是通过增强蛋白磷酸酶2A(PP2A)的活性介导的。

在体内实验中,研究者使用了小鼠腹膜急性痛风模型,评估了CD44受体在尿酸晶体引发的炎症反应中的作用。结果显示,CD44−/−小鼠在尿酸晶体刺激下,腹膜中的中性粒细胞和单核细胞浸润显著减少,且腹膜灌洗液中的IL-1β水平较低。此外,抗CD44抗体处理也显著减少了野生型小鼠腹膜中的中性粒细胞和单核细胞浸润,并降低了IL-1β的水平。

研究的主要结论是,CD44受体在巨噬细胞吞噬尿酸晶体和调节下游炎症反应中发挥了重要作用。通过中和CD44受体,可以减少尿酸晶体的吞噬、NF-κB的核转位以及NLRP3炎症小体的激活,从而抑制尿酸晶体引发的炎症反应。这一发现为痛风的治疗提供了新的潜在靶点,特别是针对CD44受体的药物可能成为治疗急性痛风的有效策略。

该研究的亮点在于首次揭示了CD44受体在尿酸晶体吞噬和痛风炎症反应中的关键作用,并通过体内外实验验证了这一假设。此外,研究者还发现抗CD44抗体的抗炎作用是通过增强PP2A活性介导的,这为开发新的抗炎药物提供了理论依据。

这项研究不仅深化了我们对痛风发病机制的理解,还为痛风的治疗提供了新的思路。通过靶向CD44受体,可能能够有效控制急性痛风发作时的炎症反应,改善患者的生活质量。

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