JAK1/2调控干扰素γ和脂多糖在小胶质细胞中的协同情况

2024-08-02 Fri
JAK1/2调控小胶质细胞中干扰素γ与脂多糖之间的协同作用《Journal of Neuroimmune Pharmacology》于2024年发表了一篇题为“JAK1/2调控小胶质细胞中干扰素γ与脂多糖之间的协同作用”的研究论文。这篇文章由Dalhousie大学药理学系的学者Alexander P. Young和Eileen M. Denovan-Wright完成。该研究探讨了小胶质细胞在受到外源性炎症刺激如脂多糖（LPS）和内源性炎症介质如干扰素γ（IFNγ）时的反应机制及其信号途径。
研究背景小胶质细胞作为脑内驻留的免疫细胞，在神经炎症的调控中起着至关重要的作用。尽管小胶质细胞能够在中枢神经系统中抑制炎症并促进组织修复，但在某些情况下，它们会被过度激活，从而导致继发性神经元损伤和认知障碍。例如，在慢性神经退行性疾病如阿尔茨海默病（AD）以及急性疾病如脓毒症相关脑病中，小胶质细胞的过度活化会加剧神经元死亡。
脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌细胞壁的成分，能够通过TLR4受体激活小胶质细胞。干扰素γ（IFNγ）是一种内源性促炎细胞因子，它可以与LPS协同作用，从而增强小胶质细胞的促炎表型。然而，目前对于LPS和IFNγ在小胶质细胞水平上的信号互作机制尚不清楚，这给药物开发带来了困难。
研究目的与意义本研究旨在通过系统性抑制TLR4和IFNγ受体（IFNGR）的下游信号路径，探明LPS和IFNγ之间的协同作用机制，评估不同细菌种类来源的LPS在小胶质细胞中的作用差异，并探讨阻断JAK1/2信号的疗效。
研究方法与步骤细胞培养与处理研究使用了多种细胞模型：包括小胶质细胞的SIM-A9细胞、巨噬细胞的RAW 264.7细胞以及神经元细胞系STHDHQ7/Q7进行实验。各细胞在特定培养条件下维持，并在实验前处理相应的细胞因子和抑制剂。
LPS与IFNγ协同作用研究通过逐渐增加IFNγ和LPS的浓度，测量NO释放作为小胶质细胞促炎活性的代理指标。通过使用Griess试剂系统测定NO释放，研究发现IFNγ和LPS组合能在浓度依赖性下协同引发显著的NO释放。
信号通路抑制通过使用特定信号通路的抑制剂，如JAK1/2的Ruxolitinib、TLR4的Tak-242等，研究检测了这些抑制剂在单独或组合处理IFNγ和LPS时，对NO释放和mRNA表达的影响。特别是，Ruxolitinib能够完全抑制IFNγ和LPS引起的小胶质细胞促炎反应，证明了JAK1/2在该信号传导中的关键作用。
细菌种类来源的LPS影响为了评估不同来源LPS的作用差异，研究使用了分别来自Escherichia coli、Klebsiella pneumoniae和Akkermansia muciniphila的LPS，发现来源于K. pneumoniae的LPS比其他种类的LPS更具效能，能更强烈地激活小胶质细胞。
研究结果与分析LPS与IFNγ的协同效应研究发现，IFNγ和LPS的联合处理能以协同方式释放NO。通过等效线图与组合指数分析，证实了两者的结合产生显著的促进作用。这表明在多种病理状态下，当循环中的LPS和IFNγ浓度升高时，小胶质细胞可能会被过度激活。
抑制信号路径的作用通过系统性抑制TLR4和IFNGR下游的信号通路，研究显示JAK1/2在LPS与IFNγ组合引发的促炎反应中具有关键调控作用。特别是，使用JAK1/2抑制剂Ruxolitinib能够完全阻止小胶质细胞的促炎反应，这表明JAK1/2可能是该过程中重要的药物干预靶点。
细菌种类来源的LPS差异研究比较了不同来源LPS的效应，发现K. pneumoniae菌株的LPS具有最强的促炎作用，而A. muciniphila的LPS效能最弱。这表明LPS的来源在小胶质细胞的激活过程中起到重要作用，且不同菌株的LPS可能通过不同的机制影响TLR4的激活。
二次神经元损伤通过调节IFNγ和LPS，在建立的条件培养基系统下，发现预先处理的小胶质细胞培养基能对STHDHQ7/Q7神经元细胞造成不同程度的损伤。特别是，条件培养基中的Ruxolitinib能够显著减少神经元死亡，进一步支持了JAK1/2抑制作为潜在治疗策略的可行性。
结论与价值本研究揭示了LPS与IFNγ协同作用激活小胶质细胞的具体机制，特别是通过JAK1/2信号通路的调控。研究结果表明，在许多病理状态下，LPS和IFNγ的协同作用可能导致小胶质细胞的过度激活，并进而恶化神经炎症。因此，针对JAK1/2的抑制可能是治疗相关神经病变的一条有效途径。本研究不仅扩展了我们对小胶质细胞反应机制的理解，也为未来药物开发提供了新的思路和方向。
研究亮点协同效应：首次明确了LPS与IFNγ通过JAK1/2信号通路在小胶质细胞中的协同促炎效应。
抑制剂疗效：Ruxolitinib（JAK1/2抑制剂）能够完全阻断LPS与IFNγ组合引发的促炎反应，显示出重要的药物干预潜力。
细菌种类差异：不同细菌种类来源的LPS在激活小胶质细胞方面存在显著差异，对临床细菌感染的理解和预防提供了新见解。
通过更细致的揭示小胶质细胞在炎症条件下的信号传导机制，本研究奠定了未来探索神经炎症干预策略的重要基础。