I型干擾素驅(qū)動(dòng)狼瘡單核細(xì)胞中非經(jīng)典IL-1β的分泌
系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)的臨床表現(xiàn)從輕微的皮膚和/或關(guān)節(jié)癥狀到危及生命的病變不等。盡管許多SLE的表現(xiàn)可以歸因于I型干擾素(IFN)的活性,但在臨床試驗(yàn)中阻斷這一途徑只能提供部分緩解,這表明還有其他潛在的治療靶點(diǎn)。2024年10月,《Immunity》雜志上發(fā)表了一篇題為“Type I IFN drives unconventional IL-1β secretion in lupus monocytes”的文章,在這項(xiàng)研究中,研究者發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性紅斑狼瘡單核細(xì)胞會(huì)同時(shí)產(chǎn)生IFN和白細(xì)胞介素-1b(IL-1b),細(xì)胞質(zhì)對(duì)線粒體核酸的感知會(huì)誘導(dǎo)黏液病毒抗性蛋白(MxA)的產(chǎn)生,這使得IL-1b的分泌獨(dú)立于消皮素D(GSDMD)和細(xì)胞焦亡。
從SLE或幼年型皮肌炎(JDM)患者中分離出的巨噬細(xì)胞廣泛表達(dá)MxA,高達(dá)60%的SLE巨噬細(xì)胞共表達(dá)IL-1b。免疫熒光(IF)結(jié)果顯示,單個(gè)的SLE 巨噬細(xì)胞在存活狀態(tài)下就能釋放成熟IL-1b(mIL-1b),這表明體外培養(yǎng)的SLE巨噬細(xì)胞在未發(fā)生細(xì)胞死亡的情況下就準(zhǔn)備好分泌mIL-1b。IL-1b+MxA+ Mos(血液?jiǎn)魏思?xì)胞)主要存在于攜帶循環(huán)Mito+ RBCs(保留線粒體的紅細(xì)胞)的患者中。這些Mos中有50%顯示細(xì)胞質(zhì)染色為紅細(xì)胞標(biāo)志物糖蛋白A(GPA),這提示紅細(xì)胞被內(nèi)化。通過流式細(xì)胞術(shù)測(cè)量了血液Mos內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)GPA,在SLE患者的CD14+ Mos亞群中主要觀察到GPA,該亞群也是表達(dá)IL-1b和MxA的主要群體。這些數(shù)據(jù)表明IL-1b+MxA+ Mos是系統(tǒng)性紅斑狼瘡的生物標(biāo)志物。(見圖1)
研究者發(fā)現(xiàn)Mito+ RBCs會(huì)誘導(dǎo)干擾素刺激基因(ISG)轉(zhuǎn)錄的上調(diào)。在Mito+ RBC處理過的Mos細(xì)胞的上清液中,IFN產(chǎn)生的標(biāo)志物C-X-C基序趨化因子配體10(IP-10)和IL-1b濃度均顯著增加。通過免疫印跡實(shí)驗(yàn),全細(xì)胞裂解物(WCL)檢測(cè)到MxA,同時(shí)在上清液中檢測(cè)IL-1b。在骨髓(BM)Mos細(xì)胞,同時(shí)檢測(cè)到IP-10和IL-1b。為了揭示這種雙重細(xì)胞因子產(chǎn)生的機(jī)制,研究者使用BLaER1 Mos并且生成了缺乏線粒體核酸(mtNAs)的紅細(xì)胞(ρ0 Mito+ RBCs),ρ0 Mito+ RBCs處理的BLaER1 Mos,IP-10和IL-1b表達(dá)量顯著減少,表明Mito+ RBC衍生的mtNAs是這種反應(yīng)的主要驅(qū)動(dòng)因素。研究人員發(fā)現(xiàn)在響應(yīng)Mito+ RBCs時(shí),Gas-/-或Sting1-/- BLaER1 Mos中IP-10的表達(dá)量相對(duì)于對(duì)照組降低。另外,細(xì)胞質(zhì)mtDNA也能激活NLRP3炎性小體,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Nlrp3-/-、Casp1-/-和Pycard-/-或者對(duì)該通路的藥理阻斷,也能顯著減少IL-1b的產(chǎn)生。(見圖2)
為了激活cGAS和 NLRP3,Mito+ RBC衍生的mtDNA必須離開吞噬溶酶體并到達(dá)胞質(zhì)。研究者將Mito+ RBCsEdU和BLaER1 Mos共培養(yǎng),IF分析顯示存在溶酶體相關(guān)膜蛋白1(LAMP1)EdU+斑點(diǎn),說明Mito+ RBC衍生的mtDNA LAMP1+逃逸且吞噬溶酶體并到達(dá)細(xì)胞質(zhì)。Mito+ RBCsBrdU和BLaER1 Mos共培養(yǎng),免疫沉淀發(fā)現(xiàn)在cGAS免疫復(fù)合物(ICs)中檢測(cè)到BrdU信號(hào),NLRP3 ICs中未檢測(cè)到BrdU信號(hào),這表明Mito+ RBC衍生的mtDNA不太可能是激活NLRP3 的配體。(見圖3)
之后,研究人員對(duì)NLRP3免疫復(fù)合物相關(guān)的DNA進(jìn)行RT-qPCR分析,結(jié)果顯示線粒體擴(kuò)增子富集,且僅在D環(huán)區(qū)域擴(kuò)增子中富集,這表明D環(huán)區(qū)可以調(diào)節(jié)mtDNA對(duì)cGAS或NLRP3的親和力。Mito+ RBCs與BLaER1 MosEdU共培養(yǎng),IF分析顯示細(xì)胞質(zhì)中存在mtDNA的積累。在mtRNA聚合酶抑制劑放線菌素D26的情況下Mito+ RBCs無(wú)法促進(jìn)IL-1b的產(chǎn)生,這表明是Mito+ RBCs的mtRNA驅(qū)動(dòng)了這種反應(yīng)。在缺乏RLRs(Rigi-/-和Ifih1-/-)的BLaER1 Mos 細(xì)胞中,與NLRP3 結(jié)合的mtDNA水平、Casp1的激活以及IL-1b的分泌均減少,這支持了它們協(xié)同感知細(xì)胞質(zhì)mtRNA的觀點(diǎn)。(見圖4)
研究者用Mito+ RBC 或聚肌胞誘導(dǎo)的BLaER1 Mos并未顯示出孔隙形成的跡象。在這些條件下形成的GSDMD-N30可能低于抗體的檢測(cè)閾值,和/或可能不足以引起可觀察到的碘化丙啶(PI)內(nèi)流,但仍能導(dǎo)致膜孔隙的形成。然而,在Gsdmd-/- BLaER1 Mos或經(jīng)GSDMD抑制劑二硫侖處理的原代Mos中,mIL-1b 的分泌未受到影響。這些發(fā)現(xiàn)說明mIL-1b在Mos細(xì)胞中對(duì)Mito+ RBCs和poly I:C的反應(yīng)獨(dú)立于GSDMD。正如預(yù)期的那樣,Mito+ RBC刺激的iPSC Mos以NLRP3/Casp1依賴的方式釋放mIL-1b,MxA缺陷既不影響iPSC Mos的分化,也不改變NLRP3的表達(dá)。然而,用Mito+ RBCs激活Mxa-/- iPSC Mos會(huì)導(dǎo)致mIL-1b釋放受損,進(jìn)一步支持MxA參與人類原代Mos中非傳統(tǒng)的mIL-1b分泌。(見圖5)
蛋白酶K(PK)保護(hù)實(shí)驗(yàn)表明,MxA位于表面,而mIL-1b位于亞細(xì)胞膜的腔內(nèi)。MxA缺陷減少了膜相關(guān)的mIL-1b,并且在Mxa-/- BLaER1 Mos膜中檢測(cè)到的殘留mIL-1b不能免受PK消化的影響。通過基于蛋白脂質(zhì)體(PtLp)的運(yùn)輸實(shí)驗(yàn),PtLp膜中MxA的存在保護(hù)了約50%的mIL-1b免受蛋白酶消化影響。研究者檢測(cè)了MxA和mIL-1b的分布情況,發(fā)現(xiàn)MxA和 mIL-1b與高爾基體網(wǎng)絡(luò)(TGN)一致。免疫熒光(IF)分析顯示,MxA和mIL-1b共定位在這個(gè)亞細(xì)胞區(qū)室中。這些發(fā)現(xiàn)支持了MxA在促進(jìn)mIL-1b向高爾基體轉(zhuǎn)位以積極推動(dòng)其非常規(guī)分泌方面的作用。(見圖6)
總的來(lái)說,這些研究表明,在SLE 患者的血液中,存在攜帶紅細(xì)胞、表達(dá)誘導(dǎo)ISGs并準(zhǔn)備釋放mIL-1b 的Mos,mIL-1b 的分泌是通過一種不依賴于GSDMD 和細(xì)胞焦亡的方式進(jìn)行的,而是依賴于IFN 誘導(dǎo)蛋白MxA,這為治療系統(tǒng)性紅斑狼瘡提供一種新的潛在靶點(diǎn)。
云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關(guān)指標(biāo)的蛋白、抗體、ELISA試劑盒等產(chǎn)品以助力相關(guān)研究,部分指標(biāo)節(jié)選如下,供參考:
指標(biāo)名 | 核心貨號(hào) | 指標(biāo)名 | 核心貨號(hào) |
IL-1β | A563 | ISG15 | L630 |
CD19 | B873 | B actin | B340 |
LMAN1 | C567 | AIM2 | G302 |
cGAS | U056 | Calnexin | A280 |
NLRP3 | K115 | STING | N011 |
CD11b | B685 | GAPDH | B932 |
CD14 | A685 | CD71 | B171 |