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）感染引發的免疫反應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）”。此前研究發現，多核巨細胞（MGC）的形成依賴于Toll樣受體激活引發的DNA損傷以及細胞周期的調整。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大學醫學院的Philipp Henneke教授等人發現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產生特定的細胞因子。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轉化的能力，上述結果表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。結果顯示，cMoP同時具備巨噬細胞以及其前體細胞的相關特性。例如，FSCE染色結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的TLR2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cMoP形成單核細胞，并且對這群分化后的細胞進行了分析。結果顯示，分化形成的單核細胞同樣具備再次分化形成MGC的能力。在此基礎上，作者發現的合成以及脂肪酸的代謝對于維持cMoP向MGC的分化潛能至關重要。是細胞膜*的結構成分，也是細胞增殖所必需的組分。CSFE染色實驗結果表明，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。結果顯示，BCG刺激能夠顯著提高其胞內的水平，同時伴隨著一系列相關代謝通路基因表達量的改變，這些變化均能夠影響cMoP向MGC的轉化。
 

（圖3，的積累對于cMoP向MGC的分化至關重要）

 

綜上，作者利用一系列系統的細胞生物學研究手段，證明了cMoP是MGC的前體細胞，并且強調了脂質代謝對其分化為MGC的影響。該結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