研究揭示分歧桿菌感染過程中多核巨細胞的形成機制

【資料簡介】

由分枝桿菌（mycobacteria）感染引發(fā)的免疫反應(yīng)其特征是肉芽腫的形成，其中包含一種*的巨噬細胞類型——“多核巨細胞（multinucleated giant cells）”。此前研究發(fā)現(xiàn)，多核巨細胞（MGC）的形成依賴于Toll樣受體激活引發(fā)的DNA損傷以及細胞周期的調(diào)整。然而，這類特殊巨噬細胞的形成來源，或者說其前體細胞的身份目前扔不清除。在，來自德國Freiburg大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Philipp Henneke教授等人發(fā)現(xiàn)該類細胞是由單核細胞前體（cMoP）演化而來，而且這類前體細胞能夠受分歧桿菌的誘導(dǎo)產(chǎn)生特定的細胞因子。此外，這些前體細胞具有高度的聚集以及脂肪分子的能力，而后者對于MGC的形成則是必需的。

 

 

此前研究表明，在TLR2誘導(dǎo)或分歧桿菌刺激下，巨噬細胞前體細胞相比成熟的巨噬細胞具有更高的，向MGC轉(zhuǎn)化的潛力，對此作者試圖尋找這群MGC前體細胞。首先，他們從Cx3cr1gfp/+報告基因小鼠骨髓中分選得到了包括單核細胞（MC），單核細胞前體細胞（cMoP），單核-樹突狀細胞前體細胞（MDP）以及Lin− c-kit+前體細胞。比較研究結(jié)果顯示，在接受分歧桿菌來源的glycolipid lipomannan（LM）刺激下，cMoP具有遠勝于其它細胞亞群的，形成MGC的能力。其它類型的刺激條件下（例如BCG以及M-CSF），cMoP依然具有相比其它亞群更為明顯的向MGC轉(zhuǎn)化的能力，上述結(jié)果表cMoP是潛在的MGC的前體細胞。
 

（圖1，cMoP是MGC的前體細胞）

 

進一步，作者對cMoP的特征進行了分析。結(jié)果顯示，cMoP同時具備巨噬細胞以及其前體細胞的相關(guān)特性。例如，F(xiàn)SCE染色結(jié)果顯示其具有很高的體外增殖能力，而LM刺激則能夠大幅降低其增殖速率。而在受到滅活分子桿菌刺激下，cMoP的凋亡比例以及線粒體膜電勢（凋亡的指標之一）明顯低于成熟的巨噬細胞。cMoP與成熟的巨噬細胞擁有相當(dāng)?shù)腡LR2以及TLR6表達量，然而用于識別細菌RNA的TLR13的表達量則明顯低于成熟巨噬細胞。
 

（圖2，cMoP同時具備前體細胞與成熟巨噬細胞的特征）

 

之后，作者在體外誘導(dǎo)cMoP形成單核細胞，并且對這群分化后的細胞進行了分析。結(jié)果顯示，分化形成的單核細胞同樣具備再次分化形成MGC的能力。在此基礎(chǔ)上，作者發(fā)現(xiàn)的合成以及脂肪酸的代謝對于維持cMoP向MGC的分化潛能至關(guān)重要。是細胞膜*的結(jié)構(gòu)成分，也是細胞增殖所必需的組分。CSFE染色實驗結(jié)果表明，cMoP高水平的代謝伴隨著其更強的增殖能力。此外，相比成熟的巨噬細胞，cMoP在BCG刺激下展現(xiàn)出更強的脂肪酸代謝活性以及/脂肪酸的積累趨勢。在此基礎(chǔ)上，作者通過fluoremetric amplex red熒光染色實驗對cMoP的水平進行了定量研究。結(jié)果顯示，BCG刺激能夠顯著提高其胞內(nèi)的水平，同時伴隨著一系列相關(guān)代謝通路基因表達量的改變，這些變化均能夠影響cMoP向MGC的轉(zhuǎn)化。
 

（圖3，的積累對于cMoP向MGC的分化至關(guān)重要）

 

綜上，作者利用一系列系統(tǒng)的細胞生物學(xué)研究手段，證明了cMoP是MGC的前體細胞，并且強調(diào)了脂質(zhì)代謝對其分化為MGC的影響。該結(jié)果對分歧桿菌感染的進一步研究以及臨床治療均具有長遠的意義