中性粒细胞通过靶向Siglec-G破坏B-1a细胞稳态从而加剧脓毒症

2024-08-01 Thu
研究报告：中性粒细胞通过靶向Siglec-G破坏B-1a细胞的稳态，加剧败血症背景介绍败血症是由感染引起的失调性免疫反应导致的威胁生命的器官功能障碍。伴随败血症的免疫系统功能障碍主要由病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）和损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）触发，导致了机体过度的炎症状态。B淋巴细胞主要分为两大亚群：B-1细胞和B-2细胞。小鼠B-1细胞进一步分为CD5+ B-1a细胞和CD5- B-1b细胞。B-1a细胞是重要的天然免疫细胞，通过分泌天然IgM抗体和IL-10在组织稳态和宿主防御中发挥重要作用。
在败血症中，腹腔内的B-1a细胞数量显著减少，部分原因是其迁移到脾脏并转化为浆细胞，从而改变其表型和功能。目前，关于这种迁移过程的调控机制还不完全明了。研究已经指出化学趋化因子CXCL12及其受体CXCR4在B-1a细胞迁移过程中起到了关键作用。Siglec-G（唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素）是一种免疫调节受体，主要表达在B-1a细胞上，能够负调控B细胞受体（BCR）介导的B-1a细胞增殖和激活，并通过与CXCR4和CXCL12相互作用调控B-1a细胞迁移。
研究还强调了中性粒细胞在败血症中的双重作用：它们迅速迁移到感染部位，消灭入侵病原体，但也通过释放中性粒细胞外捕获网（NETs）导致炎症和器官损伤。然而，目前尚不清楚中性粒细胞是否通过过度积累促进B-1a细胞的迁移。
研究来源论文由Chuyi Tan、Bridgette Reilly、Gaifeng Ma、Atsushi Murao、Alok Jha、Monowar Aziz 和 Ping Wang等人撰写，分别来自美国纽约的Feinstein Institutes for Medical Research、Xiangya School of Medicine, Central South University、中国湖南等机构，发表于2024年的《Cellular & Molecular Immunology》期刊。
研究流程研究流程概述该研究主要通过以下步骤揭示中性粒细胞、中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和Siglec-G在B-1a细胞迁移及稳态维持中的作用：
败血症模型实验：构建小鼠盲肠结扎穿孔（CLP）模型，评估败血症小鼠腹腔和脾脏中B-1a细胞的数量变化。
细胞迁移实验：通过体内和体外实验，评估B-1a细胞迁移以及Siglec-G在其中的调控作用。
生化和计算生物学分析：通过免疫荧光和表面等离子体共振技术研究Siglec-G与CXCL12和CXCR4的相互作用。此外，利用生物信息学手段预测并鉴定NE的切割位点，设计并验证保护Siglec-G免受NE切割的小诱饵肽。
人类实验分析：评估败血症患者和健康人B-1细胞中Siglec-10（人类Siglec-G的同源物）和NE的表达情况。
详细流程a) 具体实验流程：
败血症模型：通过盲肠结扎穿孔诱导小鼠败血症。手术后20小时评估腹腔内和脾脏中的B-1a细胞数量和Siglec-G的表达。
细胞迁移和表型分析：将染色剂标记的B-1a细胞注射到腹腔内，观察20小时后的细胞迁移情况。使用流式细胞术检测移入脾脏的B-1a细胞的表型变化。
体外迁移实验：使用跨膜小室评估CXCL12诱导下Siglec-G缺失型和野生型B-1a细胞的迁移能力。
生化分析：利用计算建模和表面等离子体共振技术，探讨Siglec-G、CXCL12和CXCR4之间的相互作用。
NE的作用：通过中性粒细胞弹性蛋白酶的中和抗体和特异性抑制剂研究其对Siglec-G的剪切作用和B-1a细胞迁移的影响。利用蛋白质对接和免疫印迹法进一步验证NE对Siglec-G的剪切作用。
小诱饵肽的设计和验证：依据计算模型，设计一个小蛋白肽，通过体内外实验验证其保护Siglec-G免受NE剪切的效果，并评估其对败血症的小鼠的保护作用。
人类数据分析：使用单细胞RNA测序数据分析健康人群和败血症患者B-1细胞中的Siglec-10和NE的表达。
b) 结果分析：
败血症小鼠实验：发现败血症状态下，小鼠腹腔内B-1a细胞数量显著减少，而脾脏中的B-1a细胞数量显著增加。Siglec-G缺失型小鼠的这种变化更为显著。
体外迁移实验：显示Siglec-G缺失显著增强了B-1a细胞的迁移能力，支持Siglec-G对B-1a细胞迁移的负调控作用。
相互作用研究：表面等离子体共振和计算建模结果均显示Siglec-G与CXCL12和CXCR4具有强相互作用，表明Siglec-G通过干扰CXCL12-CXCR4信号通路抑制B-1a细胞迁移。
NE剪切作用：使用计算预测、生化实验和蛋白质对接模拟，揭示NE在Siglec-G上的切割位点，并验证NE通过剪切Siglec-G促进B-1a细胞迁移的机制。
小诱饵肽的效用：实验结果显示小诱饵肽有效防止Siglec-G被NE剪切，显著减少败血症小鼠的炎症反应并改善存活率。
人类数据分析：在败血症患者中，B-1细胞表面的Siglec-10表达显著降低，而中性粒细胞中的NE显著增加，支持实验发现的机制在人体中的适用性。
研究意义和价值这项研究揭示了中性粒细胞通过NE介导的Siglec-G剪切调控B-1a细胞迁移的关键机制，为理解B-1a细胞在败血症中的行为提供了新视角。同时，通过设计小诱饵肽阻止NE对Siglec-G的剪切，成功降低了炎症反应并提高了败血症小鼠的存活率，展示了潜在的治疗策略。
研究亮点：重要发现：首次揭示了Siglec-G调控B-1a细胞迁移的机制；发现NE的剪切作用是导致败血症中B-1a细胞迁移失调的关键因素。
新颖方法：设计了一种小诱饵肽，能够阻止NE对Siglec-G的剪切，保护B-1a细胞稳态，降低炎症反应，示范了一种全新的治疗思路。
通过上述一系列实验，初步确立了Siglec-G在B-1a细胞迁移中的调控作用，并提供了新靶点和新疗法的潜力，为败血症及其他炎症性疾病的治疗提供了新方向。