緊張有序的備戰(zhàn)場(chǎng)景,，每天在人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)輪番上演——
敵人觸碰警戒線；警戒巡視系統(tǒng)拉響緊急警報(bào),；信號(hào)兵就位發(fā)出組織防御反擊的信號(hào),；基地提供物資保障；作戰(zhàn)部隊(duì)全員出動(dòng),；整裝之后,，旋即發(fā)兵，與敵交火,。
近日,，《細(xì)胞》雜志在線刊登中國(guó)工程院院士、南開(kāi)大學(xué)校長(zhǎng)曹雪濤團(tuán)隊(duì)的重要發(fā)現(xiàn),，闡述了“基地”與“作戰(zhàn)部隊(duì)”配合的生命機(jī)制,。
“就像炮彈上膛后,，才給裝配引線一樣，我們發(fā)現(xiàn)免疫細(xì)胞遷移出血管時(shí),，才會(huì)在血管內(nèi)皮細(xì)胞上結(jié)合一個(gè)特殊分子,，進(jìn)而‘引爆’免疫細(xì)胞殺滅細(xì)菌的能力?！闭撐耐ㄓ嵶髡卟苎ㄋ椎亟忉尩?，機(jī)體用這一機(jī)制限制免疫細(xì)胞只有遷移到感染部位后才能“正當(dāng)防衛(wèi)”，以避免免疫系統(tǒng)的“走火”,。
該研究的亮點(diǎn)在于揭示了宿主非免疫細(xì)胞與固有免疫細(xì)胞的相互作用,，以調(diào)控免疫細(xì)胞的激活及成熟?！把装Y剛一發(fā)生,，血管中的血液從軸流的狀態(tài)減速，免疫細(xì)胞在血管的內(nèi)皮上滾動(dòng)前進(jìn),，不斷地和血管內(nèi)皮相互接觸，我們首次發(fā)現(xiàn)這種接觸是有生物功能意義的,?！闭撐牡谝蛔髡摺⒅袊?guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所免疫治療研究中心許小青博士接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)說(shuō),。
一張“角色扮演表” 看懂巨噬細(xì)胞“吃”細(xì)菌線路
為了更好地理解這一復(fù)雜的跨細(xì)胞線路,，先明確一下“角色扮演表”：
敵人，即胞內(nèi)感染細(xì)菌,，包括李斯特菌,、結(jié)核桿菌等；
巡視系統(tǒng),，即T細(xì)胞,、白細(xì)胞等，發(fā)現(xiàn)不同“敵人”會(huì)發(fā)出不同信號(hào),；
信號(hào)兵,，可理解為干擾素，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌發(fā)出干擾素γ,，發(fā)現(xiàn)病毒會(huì)發(fā)出干擾素α或β,，這里是γ；
接受炎癥因子的信號(hào)后,，基地（宿主體細(xì)胞,，此次為血管內(nèi)皮細(xì)胞）會(huì)表達(dá)大量的內(nèi)皮細(xì)胞選擇素（E-selectin）；而作戰(zhàn)部隊(duì)（巨噬細(xì)胞）在之前是未活化狀態(tài),，與血管內(nèi)皮細(xì)胞選擇素作用后,，才被活化,，履行“固有免疫”的職責(zé)，殺伐外源細(xì)菌,。
“這是一個(gè)持續(xù)了8年的研究工作,。”許小青介紹,，其中分子機(jī)制的研究耗時(shí)最長(zhǎng),，占了全部研究的一半時(shí)間。
“我們發(fā)現(xiàn),，一個(gè)敲除E-selectin基因的小鼠,，被李斯特菌感染之后，巨噬細(xì)胞的表現(xiàn)和正常小鼠是不同的,?！痹S小青說(shuō)，有活性的巨噬細(xì)胞不僅從血管中流出得少了,，它的活性還降低了,。
一個(gè)正常攜帶E-selectin基因的小鼠在受到細(xì)菌感染發(fā)炎后，血液流動(dòng)變慢,，巨噬細(xì)胞打著滾地與血管的內(nèi)表皮接觸,，并會(huì)從血管壁擴(kuò)散出來(lái)，到達(dá)炎癥發(fā)生地,，開(kāi)始?xì)缂?xì)菌的工作,。
但是一旦缺乏E-selectin的表達(dá)，小鼠的表現(xiàn)是抵達(dá)“戰(zhàn)場(chǎng)”的部隊(duì)人數(shù)少了,，殺傷力也不行了,。“E-selectin缺失小鼠在細(xì)菌感染后,，巨噬細(xì)胞應(yīng)該到達(dá)脾臟,，引起脾臟腫大，但它的脾臟大小沒(méi)發(fā)生任何變化,。此外,，我們的另一計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明巨噬細(xì)胞的數(shù)量大幅下降?！痹S小青說(shuō),，“我們對(duì)于細(xì)胞活性分子的檢測(cè)也證明了巨噬細(xì)胞的活化受阻?！?/p>
從細(xì)胞層面看,，E-selectin是活化巨噬細(xì)胞必不可少的要素?！耙延醒芯?jī)H知道E-selectin能夠介導(dǎo)免疫細(xì)胞從血管中游出來(lái),，到炎癥部位抗菌,，但是并不知道這個(gè)過(guò)程中，它還有活化免疫細(xì)胞的功能,?！痹S小青說(shuō)，課題組想在分子層面證明活化如何進(jìn)行,。
一邊高一邊低 “蹺蹺板”濃度提示通路“堵點(diǎn)”
“因?yàn)榫奘杉?xì)胞的活化,，意味著干擾素γ到達(dá)巨噬細(xì)胞表面與表面受體結(jié)合，才會(huì)引發(fā)活化,，所以我們剛開(kāi)始猜想是不是干擾素γ少了,，沒(méi)有去刺激巨噬細(xì)胞活化?！痹S小青回憶,，但是干擾素γ的檢測(cè)試驗(yàn)卻給了他們一個(gè)否定的答案——血清中干擾素γ的表達(dá)非但不低，反而異常升高,。
“我們就覺(jué)得很新奇,，前端增加，后端減少,，那應(yīng)該是中間有環(huán)節(jié)出了問(wèn)題,。”許小青說(shuō),，細(xì)胞通路猶如現(xiàn)實(shí)中的管路，“截流”或者“淤堵”點(diǎn)的前后就會(huì)出現(xiàn)汪洋和干涸的明顯對(duì)比,?！败E蹺板”式的濃度揭示出“淤堵”發(fā)生在巨噬細(xì)胞的內(nèi)部通路中。
那么究竟是什么造成了這個(gè)淤堵,？
“干擾素γ活化巨噬細(xì)胞時(shí),，會(huì)有一個(gè)非常特異的通路，叫做JAK-STAT通路,。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)通路的活性下降了,。”許小青說(shuō),，對(duì)于這個(gè)通路的幾個(gè)關(guān)鍵活性分子的活檢,，證實(shí)了通路活性下降的猜測(cè)。
一條路沿線的關(guān)鍵分子活性都不高,，表明這條通路的淤堵發(fā)生在源頭,，就是整個(gè)通路從開(kāi)頭沒(méi)有被激活，而不是在細(xì)胞內(nèi)中斷的,?！拔覀儞?jù)此懷疑是細(xì)胞膜上干擾素γ的受體出了問(wèn)題,。”許小青說(shuō),。
已經(jīng)有研究證明細(xì)胞膜上的受體由兩種亞基組成,，這兩種亞基分別是IFN-γR1與IFN-γR2。IFN-γR1組成型表達(dá)于有核細(xì)胞表面,，主要結(jié)合IFN-γ,。IFN-γR2在細(xì)菌感染宿主后，易位于細(xì)胞膜并誘導(dǎo)型表達(dá)于細(xì)胞膜表面形成功能性IFN-γ受體,。
可以理解為,，R1生而住在細(xì)胞膜上，作用是“外聯(lián)”,，接待來(lái)造訪的干擾素γ,，而R2是后來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)到膜上來(lái)的，作用是“內(nèi)通”,，外來(lái)的信號(hào)能不能轉(zhuǎn)到細(xì)胞內(nèi)部,，誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)反應(yīng)，要看R2工不工作,。
整個(gè)跨細(xì)胞線路的“排查”研究工作進(jìn)行到這里,，基本可以鎖定目標(biāo)——對(duì)于E-selectin缺失小鼠來(lái)說(shuō)，問(wèn)題出在巨噬細(xì)胞表面的干擾素γ受體,，其R2部分沒(méi)有進(jìn)入正常的工作狀態(tài),。
細(xì)胞內(nèi)部探秘 嚴(yán)格的“排他”證明還原真相
鎖定目標(biāo)，課題組用時(shí)4年,。接下來(lái)的4年將是最艱難的機(jī)制研究工作,，需要探秘的地點(diǎn)也轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)部，以及對(duì)IFN-γR2從誕生到轉(zhuǎn)移的過(guò)程解析,。
R2亞基的實(shí)質(zhì)是蛋白質(zhì),，課題組從它的翻譯開(kāi)始“尋根問(wèn)底”。
資料顯示,，蛋白由核糖體翻譯,，需要易位的蛋白要到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體進(jìn)行修飾后再到達(dá)細(xì)胞膜,?！坝行┑竭_(dá)細(xì)胞膜的蛋白還可能被細(xì)胞內(nèi)吞，然后被消化掉,?！痹S小青說(shuō)，所有這些細(xì)胞中的循環(huán)都要在機(jī)制研究中進(jìn)行證明和摸索，才能最終“排查”出一條IFN-γR2的生命線,，并證明該過(guò)程受到E-selectin影響,。
“我們要探討，E-selectin缺失小鼠中,，這個(gè)循環(huán)中究竟哪一步受到了影響,。”許小青說(shuō),，研究每一個(gè)步驟,，需要不同的方法。例如編碼IFN-γR2基因的轉(zhuǎn)錄有沒(méi)有受到E-selectin的影響,，課題組檢測(cè)相關(guān)RNA,，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有降低的影響。
“我們檢測(cè)從翻譯到修飾過(guò)程中,，R2蛋白在不同階段的產(chǎn)物,，看在哪里濃度降低了?！痹S小青說(shuō),，最終，通過(guò)將高爾基體分離出來(lái),，發(fā)現(xiàn)高爾基體上的R2亞基含量劇增,，而膜上卻少了。
“蹺蹺板”濃度再次出現(xiàn),，目標(biāo)鎖定了,，問(wèn)題的癥結(jié)就在“蹺蹺板”的支點(diǎn)上?！白罱K發(fā)現(xiàn)問(wèn)題出在高爾基體到細(xì)胞膜的這一步,。”許小青說(shuō),。結(jié)合此前E-selectin分子對(duì)巨噬細(xì)胞酪氨酸激酶通路的影響，找到共同聚焦點(diǎn),，課題組最終得出結(jié)論：E-selectin分子影響了酪氨酸激酶分子對(duì)R2進(jìn)行位點(diǎn)的選擇性磷酸化,，磷酸化后的R2與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合，促其從高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞膜,。
可見(jiàn),，沒(méi)有E-selectin，就沒(méi)有R2與轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的結(jié)合,，因此難以上膜,。
“在細(xì)胞內(nèi)部，有很多可能的路徑,，我們都要一一證明,，最終排查出這個(gè)路徑,。”許小青說(shuō),，這也是《細(xì)胞》雜志能夠接收的原因,，所有的證明都要強(qiáng)有力。課題組甚至通過(guò)為小鼠進(jìn)行骨髓干細(xì)胞移植的方法,，排除血液中其他可能的因素,，證明只有E-selectin能夠產(chǎn)生該功能。
有分析認(rèn)為,，該研究從動(dòng)態(tài)的角度對(duì)細(xì)胞膜上受體的表達(dá)進(jìn)行了首次闡釋?zhuān)瑫r(shí)首次證實(shí)了炎性環(huán)境下,，血管內(nèi)皮細(xì)胞可以通過(guò)E-Selectin來(lái)預(yù)先活化即將發(fā)揮重要吞噬功能的巨噬細(xì)胞。
