人类巨噬细胞上的“Siglec-14”受体参与人体碳纳米管识别

碳纳米管(CNTs)是一种创新的纳米材料，具有广泛的应用前景。然而，我们并不完全了解它们对人类造成的风险，研究表明，多壁碳纳米管在小鼠中引发免疫反应。现在，日本科学家已经确定巨噬细胞上的“Siglec-14”受体参与了人类的碳纳米管识别。他们的发现为生物系统和碳纳米管之间相互作用的细胞机制提供了一些急需的见解。

　　

   

   

图片:在一项新的研究中，来自日本的研究人员发现，巨噬细胞上发现的细胞外受体Siglec-14上的芳香族簇可以识别碳纳米管，然后介导对它们的免疫反应

来源:日本立命馆大学Masafumi Nakayama

碳纳米管(CNTs)已成为纳米技术领域的主流。近年来，碳纳米管在材料科学、电子和医学领域的创新应用引起了研究人员的广泛关注。然而，国际化学秘书处(ChemSec)已将碳纳米管标记在“现在就替代它!”“可能被限制使用的化学品数据库。事实上，由于碳纳米管在自然界中的持久性和对人类的潜在毒性，ChemSec建议迫切需要充分评估碳纳米管对人类健康的风险。

碳纳米管进入体内后，就像石棉一样，被免疫系统靶向，并优先被巨噬细胞吞噬。随之而来的炎症反应——包括炎症小体和白细胞介素-1β (IL-1β)分泌——可以发展为慢性炎症、纤维化甚至间皮瘤，如啮齿动物模型所示。不幸的是，人类巨噬细胞如何识别CNTs仍然是一个谜。

现在，日本的一组研究人员发现，细胞外受体，即唾液酸免疫球蛋白样结合凝集素(Siglec)-5和-14，参与了人类巨噬细胞对碳纳米管的识别。包括立生命馆大学Masafumi Nakayama教授在内的研究团队，基于他们之前的工作，证实了小鼠t细胞粘蛋白免疫球蛋白4 (Tim4)受体如何通过芳香族-芳香族界面与CNTs结合。这项研究的发现发表在《自然纳米技术》杂志上。“我们假设芳香簇对碳纳米管识别至关重要。但当时，Tim4受体在人类巨噬细胞吞噬碳纳米管中起作用还不明显，”中山教授谈到他进行这项研究的动机时说。

该小组使用基于三维蛋白质结构的硅质筛选和Siglec-14受体的体内异位表达来验证芳香环如何促进Siglec-CNT相互作用。通过分子动力学模拟，研究小组发现了Siglec-5细胞外环上芳香族残基与CNTs的相互作用。另一方面，他们发现Siglec-14启动了脾脏酪氨酸激酶(Syk)途径依赖的CNTs吞噬和巨噬细胞释放IL-1β。在表达人Siglec-14的小鼠巨噬细胞中，CNTs的检测得到增强，重要的是，研究小组注意到这种相互作用极大地加剧了肺部炎症。

最后，药物fostamatinib是一种Syk抑制剂，被认为可以阻断siglec -14介导的促炎信号级联。“这是一个令人鼓舞的结果，因为这种药物可以克服碳纳米管诱导的炎症，”中山教授在阐述团队工作的意义时表示。

虽然该团队对他们的突破感到兴奋，但他们谨慎地指出，这些发现并不意味着碳纳米管具有类似石棉的毒性。估计碳纳米管的毒性取决于许多其他变量:暴露途径、接受的碳纳米管剂量以及所涉及的碳纳米管的大小和形状。在这个阶段，需要进行更详细的研究，以准确评估对人类构成的风险。

然而，Nakayama教授感到自豪的是，他的团队已经为开发更安全的CNTs奠定了基础。他总结道:“即使碳纳米管可能导致炎症性疾病，我们的发现也将有助于开发新的治疗方法，如抗siglec14单克隆抗体和fostamatinib，以预防此类疾病。”

文章标题

Carbon nanotube recognition by human Siglec-14 provokes inflammation