II型免疫在神經(jīng)調(diào)節(jié)肽B的表達在治療炎癥性疾病的應(yīng)用

據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，全世界大約有20億人感染蠕蟲，這會導(dǎo)致營養(yǎng)不良、生長缺陷、認知障礙和慢性免疫系統(tǒng)疾病。驅(qū)蟲藥只能在短時間內(nèi)有效，而且在治療后幾個月內(nèi)再次感染的幾率高。人們普遍認為II型細胞因子應(yīng)答可促進寄生蟲免疫，并啟動組織修復(fù)。然而，由于對相關(guān)機制缺乏全面了解，目前尚無持久的免疫治療方法。

 

美國新澤西州立大學(xué)Mark C. Siracusa博士領(lǐng)導(dǎo)的團隊最近研究了II型免疫應(yīng)答如何參與神經(jīng)調(diào)節(jié)肽B（NMB）的表達，這種蛋白可防止過度活躍的免疫應(yīng)答和破壞性炎癥。這項成果發(fā)表在《Nature Immunology》雜志上。

 

 

外周嗜堿性粒細胞（basophils）的數(shù)量增加是II型細胞因子反應(yīng)的高度保守特征。在不同的環(huán)境中，嗜堿性粒細胞發(fā)揮了各種各樣的功能。同時，它們也在抗蠕蟲免疫應(yīng)答中起作用，但其功能仍有待進一步明確。之前的研究發(fā)現(xiàn)，巴西鉤蟲（Nippostrongylus brasiliensis）感染導(dǎo)致嗜堿性粒細胞擴增，但對其具體功能還知之甚少。

 

在這項研究中，Siracusa博士及其同事報告稱在巴西鉤蟲的幼蟲離開肺部組織后，其誘導(dǎo)的嗜堿性粒細胞在肺部積累，這表明嗜堿性粒細胞可能通過促進感染組織的愈合來為宿主提供保護，而不是直接作用于寄生蟲。

 

嗜堿性粒細胞的缺乏導(dǎo)致炎癥增加

為了明確嗜堿性粒細胞在II型炎癥反應(yīng)中的作用，研究人員使用巴西鉤蟲感染小鼠以誘導(dǎo)嗜堿性粒細胞在肺組織中積累。他們發(fā)現(xiàn)，在缺乏嗜堿性粒細胞的情況下，小鼠的肺部病理學(xué)發(fā)生改變，其特征為粘液增加和炎性細胞浸潤（圖1）。他們由此假設(shè)，嗜堿性粒細胞有可能限制感染引起的II型細胞因子反應(yīng)，并有助于巴西鉤蟲感染后的肺功能維持。

 

圖1. 巴西鉤蟲感染7天后的肺部病理學(xué)

 

之前有研究表明，嗜堿性粒細胞能夠與II型固有淋巴細胞（ILC2）通訊并改變其活化狀態(tài)。于是，他們打算看看嗜堿性粒細胞缺失動物的ILC2反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)嗜堿性粒細胞減少時，小鼠支氣管肺泡灌洗液和肺組織中的ILC2均增加。后續(xù)的功能缺失和功能獲得實驗均表明，嗜堿性粒細胞在巴西鉤蟲感染后對肺ILC2起著負調(diào)控的作用。

 

研究人員之后通過RNA測序發(fā)現(xiàn)，在缺乏嗜堿性粒細胞的情況下，小鼠ILC2中的NMB受體（NMBR）明顯降低。NMB是神經(jīng)調(diào)節(jié)肽家族中的成員，在哺乳動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肺、胃腸道和脂肪組織中表達。有趣的是，胚泡巨噬細胞中的NMBR表達卻沒有改變，表明嗜堿性粒細胞以細胞特異性的方式調(diào)節(jié)NMBR表達，從而調(diào)節(jié)ILC2反應(yīng)（圖2）。

 

圖2. 巴西鉤蟲感染7天后，ILC2或肺泡巨噬細胞的表面NMBR表達

 

NMR是II型炎癥反應(yīng)的強效抑制劑

為了研究NMB是否充當(dāng)II型細胞因子反應(yīng)的負調(diào)控因子，研究人員利用巴西鉤蟲感染野生型小鼠，接著采用rNMB處理。令人驚訝的是，野生型小鼠在處理后表現(xiàn)出ILC2反應(yīng)降低和嗜酸性粒細胞增多。同時，rNMB處理的小鼠還顯示出肺泡破壞增加，粘液產(chǎn)生減少，無法像對照小鼠一樣有效地清除蠕蟲（圖3）。這種功能獲得實驗進一步表明NMR可作為II型炎癥的強效抑制劑。

 

圖3. 經(jīng)過PBS或rNMB處理的小鼠的H&E染色和PAS染色結(jié)果

 

此外，他們還想了解NMR是否能改變免疫細胞的活化狀態(tài)。他們委托賽業(yè)生物生成了NMBR-floxed小鼠，并將其與Vav-iCre小鼠雜交，以去除CD45+細胞上的NMBR表達。與嗜堿性粒細胞缺失相似，在巴西鉤蟲感染后的第7天，NMBRloxP/loxP × Vav-iCre+小鼠肺部的Il4、Il5和Il13表達明顯增加。因此他們認為，免疫細胞上的NMB-NMBR信號是正確調(diào)控巴西鉤蟲誘導(dǎo)的炎癥所必需的。

 

那么，NMR是否直接作用于ILC2？為了驗證這一點，他們從對照小鼠和嗜堿性粒細胞敲除小鼠中分選出肺ILC2，并在體外培養(yǎng)24小時。在添加rNMB后，對照小鼠ILC2所產(chǎn)生的IL-5和IL-13顯著降低，但在嗜堿性粒細胞敲除小鼠中，ILC2對NMR刺激無反應(yīng)。這些數(shù)據(jù)說明NMB直接改變了ILC2活化狀態(tài)，也表明嗜堿性粒細胞調(diào)節(jié)了這一過程。

 

研究人員在文中寫道：“我們的研究發(fā)現(xiàn)了一條以前未知的調(diào)控通路，其中NMB抑制ILC2分泌細胞因子，而嗜堿性粒細胞又充當(dāng)ILC2響應(yīng)抑制所需的轉(zhuǎn)換開關(guān)。重要的是，研究還確定了NMBR在幾種免疫細胞（包括CD4+T細胞和肺泡巨噬細胞）中的表達，凸顯了有必要繼續(xù)研究其他模型系統(tǒng)中的這一通路。”

 

總而言之，這項研究揭示了嗜堿性粒細胞在抗蠕蟲免疫方面的調(diào)控作用，并明確了NMB可作為II型炎癥反應(yīng)的強效抑制劑。未來，這有望改變II型免疫應(yīng)答相關(guān)疾病的治療，包括哮喘、過敏和慢性阻塞性肺疾病等。

 

原文檢索：

Inclan-Rico, J.M., Ponessa, J.J., Valero-Pacheco, N. et al. Basophils prime group 2 innate lymphoid cells for neuropeptide-mediated inhibition. Nat Immunol (2020). DOI:https://doi.org/10.1038/s41590-020-0753-y