自然杀伤细胞促进中性粒细胞胞外陷阱并抑制小鼠黄斑变性
黄斑变性研究揭示自然杀伤细胞对疾病进展的抑制作用
背景介绍
老年性黄斑变性（Age-related Macular Degeneration, AMD）是全球老年人群中不可逆致盲的主要原因。随着人口老龄化，AMD的发病率显著上升。AMD的早期特征包括视网膜下的不溶性脂质积聚（即玻璃疣），晚期则表现为视网膜色素上皮（RPE）和光感受器萎缩（干性AMD）以及脉络膜新生血管形成（湿性AMD）。其中，湿性AMD约占90%的视力损失案例。
尽管抗血管内皮生长因子（VEGF）疗法在治疗湿性AMD上取得了成功，但很多患者对这种治疗反应不完全，仍然存在持续的液体渗出、出血和纤维化问题。这表明，深入了解AMD的病理机制可能会带来新的治疗策略。
炎症在AMD的进展中起关键作用。在AMD的早期阶段，含有免疫原修饰脂蛋白、补体蛋白和免疫球蛋白的玻璃疣在视网膜下空间积累，触发不平衡的视网膜免疫反应，吸引包括视网膜小胶质细胞和招募的巨噬细胞在内的免疫细胞。如果吞噬细胞未能充分清除玻璃疣，将触发血管生成反应，推动疾病进展到晚期。在此过程中，免疫细胞通过合成多个促血管生成因子和降解酶调节血管生成。
尽管髓系细胞（如小胶质细胞、巨噬细胞和中性粒细胞）在AMD病理中的贡献已被研究，但淋巴细胞的作用仍不明确。自然杀伤细胞（NK细胞）作为先天免疫细胞，通过产生干扰素γ（IFN-γ）来控制炎症反应的启动，并可通过细胞毒性活性消除目标细胞。NK细胞对炎症信号反应迅速，是最早到达目标器官的细胞类型之一。然而，NK细胞在AMD中的潜在作用及其影响尚未被定义。
研究简介
本文发表于2024年8月14日的《Science Translational Medicine》，由Xue Dong、Yinting Song等研究团队完成，发表时来自于天津医科大学、南开大学、Tulane University、Queen’s University Belfast等多个研究机构。
研究旨在通过样本和小鼠模型，分析自然杀伤细胞在AMD病变中的表型和功能，并研究其对AMD病理的贡献。研究显示，NK细胞通过诱导中性粒细胞网狀结构（neutrophil extracellular traps, NETs）的形成，抑制脉络膜血管生成，减缓AMD的进展。
研究方法与过程
研究对象与样本
本文主要分析了患者和小鼠模型中的样本数据。患者样本通过单细胞RNA测序（scRNA-seq）和蛋白组学分析确定了NK细胞在病变组织中的存在和作用。小鼠模型则采用了激光诱导光凝法和vldlr−/−小鼠等经典AMD模型。
分析方法
对于小鼠样本，团队进行了批量RNA测序（RNA-seq）、流式细胞术和免疫荧光染色等多个实验。研究还采用了创新性的实验方法，包括NK细胞敲除和特异性受体抑制，以观察其对病变的影响。
主要操作流程
- 样本采集：采集AMD患者和对照组的眼组织，进行RNA和蛋白质水平的分析。
- NK细胞分析：通过流式细胞术和RNA-seq鉴定NK细胞的富集程度和分子特征。
- 功能验证：通过NK细胞敲除和特异性抑制受体，观察病变组织的中性粒细胞活性和病理变化。
- 细胞互作研究：使用体外NK细胞和中性粒细胞共培养实验，研究NK细胞对NETs形成的影响。
- 内在机制分析：结合多个基因表达数据库，分析NK细胞在病变组织中的信号传导和细胞间相互作用。
研究结果
- NK细胞在病变组织中大量富集：研究发现，NK细胞在CNV模型小鼠和AMD患者的视网膜-脉络膜复合体中显著富集。
- NK细胞的保护性作用：敲除NK细胞或抑制其活化受体（如NKG2D）会导致中性粒细胞NETs形成减少、血管渗漏加剧和病理性血管生成恶化。
- NETs的作用：中性粒细胞在AMD病变中形成NETs，这种结构有助于清除衰老血管，从而防止病变进一步发展。在NETs形成受阻时，病变加剧。
- 炎症信号通路分析：NK细胞通过IFN-γ和IL-18等信号介导中性粒细胞的NETosis。此外，CCR5在NK细胞的招募中发挥重要作用。
- 年龄相关变化：随着年龄增长，NK细胞的细胞毒性显著下降。在老年小鼠中，活性较低的NK细胞未能有效抑制病变。
结论
本研究首次系统性地证明了NK细胞在AMD中的保护性作用，表明NK细胞可作为湿性AMD患者的潜在治疗靶点。通过诱导NETs形成，NK细胞有效地阻止了病理性血管生成和炎症反应的过度蔓延。研究还指出，随着年龄增长，NK细胞的保护效应会显著减弱，对老年人群的潜在治疗策略提出了新的见解。
研究亮点
- NK细胞的保护作用：发现了NK细胞通过与中性粒细胞的相互作用，抑制黄斑变性病变的进展。
- 新发现的细胞间信号机制：揭示了NK细胞依赖IFN-γ和IL-18信号通路进行保护作用的分子机制。
- 年龄影响：显示了年龄对NK细胞活性和保护效应的影响，提出老年患者可能需要特定的免疫干预策略。
研究意义
这项研究不仅填补了NK细胞在AMD病理研究中的空白，还为未来的治疗策略提供了重要参考。增强NK细胞的活性有望成为一种新的治疗AMD的方法，特别是针对抗VEGF疗法反应不佳的患者。
本研究证明了NK细胞在湿性AMD中的关键保护作用，为疾病的免疫治疗提供了新的可能性。这一发现有助于开发新的治疗策略，提高老年人群的生活质量，并为医学研究增添了新的视角和思路。