GITR通过翻译后修饰在败血症中激活NLRP3炎性体，从而加剧溶血磷脂胆碱诱导的巨噬细胞焦亡

2024-08-01 Thu
研究背景败血症 (sepsis) 是一种由机体对微生物感染的异常反应引起的危及生命的器官功能障碍综合征。其发病率和死亡率高，主要由过度的炎症反应和代谢紊乱所致。研究表明髓样细胞（如单核细胞和巨噬细胞）在败血症的发病机制中起着关键作用。败血症早期，脂质代谢产物在体内积聚显著影响疾病进展，但其具体机制尚未明确，其中脂质代谢异常与NLPR3炎症小体的关系尤为值得关注。
NLPR3炎症小体是一种多蛋白复合物，包含传感器NLPR3、适配器ASC和效应器caspase-1。NLPR3能够识别多种病原体或损伤相关分子模式(PAMPs和DAMPs)，进而引发炎症小体的组装和活化，最终导致caspase-1的酶切激活，以及下游IL-1β的成熟和Gasdermin D依赖的细胞焦亡 (pyroptosis)。
然而，NLPR3炎症小体的异常活化常导致早期败血症中的过度炎症反应，因此必须严格调控其活性。蛋白质翻译后修饰(PTMs) 被认为是控制NLPR3炎症小体活化的重要方式之一。
本文的研究团队展示了糖皮质激素诱导肿瘤坏死因子相关蛋白 (GITR) 如何通过调控NLPR3的PTMs 介导脂质代谢异常相关的系统性炎症损伤，揭示了GITR作为治疗炎症性疾病的潜在靶点。
论文来源本文由梁思平等人撰写，研究所在中山大学中山医学院及其附属医院。论文发表在2024年5月的《Cellular & Molecular Immunology》，详细揭示了GITR在败血症中的新作用。
研究工作流程GITR与LPC的关系：研究首先观察了GITR在败血症患者单核细胞上的表达，并发现其与血清中LysoPC (lysophosphatidylcholine) 的水平以及败血症严重程度之间的正相关关系。
GITR促进巨噬细胞焦亡：通过体外实验证明，LPC处理能够诱导巨噬细胞表达GITR，且GITR可以增强LPC的摄取和NLPR3炎症小体介导的巨噬细胞焦亡。
大鼠模型验证：使用盲肠结扎穿刺 (CLP) 及LPS诱导的败血症小鼠模型进一步证实，LPC加剧了败血症的严重性和致死率，而特定敲除GITR的髓样细胞或NLPR3/caspase-1/IL-1β缺失的鼠模型则显著减轻了败血症的严重性和致死率。
机制研究：在机制上，GITR通过调控NLPR3的翻译后修饰（降低其泛素化但增加其乙酰化）来特异性地增强炎症小体的活化。GITR通过与E3连接酶MARCH7竞争性结合，减少NLPR3的泛素化并促进其乙酰化，从而增加炎症小体的活性。
研究结果详细解读GITR在单核细胞中的表达与败血症LPC水平相关研究发现，LPC可显著诱导败血症患者单核细胞中GITR的表达，而GITR表达与血清中LPC的水平呈正相关。这表明LPC可能通过GITR介导巨噬细胞的炎症反应。
具体数据表明：
- 高SOFA评分的败血症患者中，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和LPC水平显著升高。
- 通过流式细胞术，发现败血症患者的CD11b+单核细胞中GITR+细胞的比例增加，且与血清LDL-C和LPC水平呈正相关。
- CLP诱导的败血症小鼠中，GITR在PBMC和脾、肺中的表达显著增加，同时血清LPC水平也显著升高。
GITR通过增加巨噬细胞对LPC的摄取促进焦亡在体外实验中，LPC诱导了BMDMs (骨髓衍生巨噬细胞) 中GITR的时间依赖性表达。GITR缺失的BMDMs中，LPC的摄取和由LPC诱导的细胞死亡均显著减少，表明GITR参与了LPC诱导的巨噬细胞炎症损伤。
具体实验显示：
- LPC诱导了GITR在BMDMs中的表达，而LPS挑战未能诱导GITR表达。
- JAK1/2抑制剂ruxolitinib处理显著减弱了LPC诱导的GITR表达。
- GITR缺失通过减少IL-1β的分泌和GSMD-N、caspase-1和成熟IL-1β蛋白水平，显著抑制了LPC诱导的焦亡。
GITR通过调节NLPR3的PTMs促进炎症小体的活化实验发现：
- GITR缺失显著增加了NLPR3的泛素化水平，表明GITR抑制了NLPR3的泛素化。
- 通过共免疫沉淀实验，发现GITR竞争性结合MARCH7，减少MARCH7介导的NLPR3泛素化。
- 研究进一步显示，GITR缺失上调了BMDMs中的Sirt2蛋白水平（Sirt2为NLPR3脱乙酰化酶），减少了NLPR3的乙酰化水平。
- 动物实验表明，GITR缺失或NLPR3/caspase-1/IL-1β缺失的小鼠能显著降低败血症的致死率和炎症损伤。
通过上述实验证明，GITR通过调节NLPR3的PTMs，在LPC诱导的身体各种炎症损伤中起重要作用。
研究意义与价值这项研究揭示了GITR在调控NLPR3炎症小体及败血症早期炎症损伤中的重要作用。具体结论如下：
- LPC通过上调GITR表达，增强了NLPR3炎症小体介导的巨噬细胞焦亡，进而加剧败血症的严重性。
- GITR作为潜在的治疗靶点，在调节炎症性疾病中有着重要意义。
- 研究提供了关于LPC和GITR在败血症中的新见解，推进了对败血症病理机制和潜在治疗策略的理解。
这项研究通过揭示GITR与NLPR3炎症小体之间的关系，为败血症及其他炎症性疾病的治疗提供了新的方向和可能性。