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为探究 CXCL16 在哮喘气道炎症中的作用,研究人员发现其敲除可抑制炎症,为哮喘治疗提供新方向。
在哮喘这个隐匿于生活中的 “呼吸杀手” 面前,无数患者正承受着痛苦。哮喘是一种慢性气道炎症疾病,表现为炎症细胞浸润、黏液过度分泌、气道高反应性和气道收缩。其中,曲霉(Aspergillus)致敏在哮喘发病中扮演着重要角色,儿童哮喘患者中曲霉致敏的患病率高达 16.1%,且室内曲霉水平与儿童和青少年哮喘患病率显著相关。在曲霉诱导的哮喘动物模型中,不同的炎症反应与曲霉的蛋白抗原以及树突状细胞(DCs,一种重要的抗原呈递细胞,能捕获、处理和呈递抗原,激活 T 淋巴细胞,启动免疫反应)的抗原呈递功能密切相关。
此前,虽已知 DCs 上的清道夫受体可调节抗原呈递和 T 细胞启动,但跨膜清道夫受体(SR-PSOX/CXCL16)对 DCs 表型和抗原呈递功能的调节作用尚不明确。为了攻克这一难题,来自首都医科大学附属北京安贞医院、北京市心肺血管疾病研究所等机构的研究人员开展了深入研究,相关成果发表在《Cell Death Discovery》杂志上。
研究人员主要运用了基因敲除、RNA 测序、流式细胞术、免疫组化等技术方法。通过构建曲霉诱导的哮喘小鼠模型,使用基因敲除小鼠,对小鼠的肺组织、骨髓来源的树突状细胞(BMDCs)等进行检测分析;利用 RNA 测序探究基因表达变化,借助流式细胞术和免疫组化确定细胞表面分子和蛋白的表达情况 。
研究结果如下:
- CXCL16 在 DCs 中表达且在哮喘炎症中增加:研究人员利用单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)分析哮喘患者和小鼠模型的肺组织细胞,发现 CXCL16 主要分布在 DCs、激活的 DCs 和腔内巨噬细胞中。免疫组化、流式细胞术和蛋白质免疫印迹实验进一步证实,在曲霉诱导的气道炎症中,CXCL16 在 DCs 上的表达水平显著升高。
- CXCL16 基因敲除减轻小鼠气道炎症:将 CXCL16 基因敲除小鼠和野生型小鼠经气管滴注生理盐水或曲霉提取物 3 周后评估气道炎症。结果显示,基因敲除小鼠的支气管周围和血管周围炎症受到抑制,支气管肺泡灌洗液(BALF)中嗜酸性粒细胞计数减少,Th2 细胞因子(IL-4、IL-5 和 IL-13)和趋化因子(如嗜酸性粒细胞趋化蛋白、CCL4、CCL5、MCP-1 和 GM-CSF)水平降低,表明 CXCL16 基因敲除可减轻气道炎症。
- CXCL16 基因敲除降低气道阻力和黏液产生:研究发现,与野生型小鼠相比,曲霉诱导的 CXCL16 基因敲除小鼠气道阻力降低,黏液过度产生和杯状细胞增生减少,黏液相关蛋白表达下降,调节黏液分泌的 IL-13 水平也降低,血清 IgE 水平下降,说明 CXCL16 加剧了小鼠曲霉诱导的哮喘发病机制。
- CXCL16?树突状细胞促进气道炎症:将曲霉诱导的 CXCL16 敲低或过表达的 BMDCs 过继转移到野生型小鼠气道,结果显示,敲低 CXCL16 的 BMDCs 可抑制黏液过度产生和炎症细胞浸润,而过表达 CXCL16 的 BMDCs 则加重炎症,表明 CXCL16? DCs 会加重曲霉诱导的气道炎症。
- CXCL16 基因敲除下调 DCs 抗原加工和呈递功能:对 BMDCs 进行 mRNA 表达谱分析,发现 CXCL16 基因敲除小鼠的 BMDCs 中,下调的差异表达基因主要集中在 MHC II 类抗原加工呈递和抗原吞噬相关的生物过程。进一步实验证实,CXCL16 基因敲除的 BMDCs 抑制 T 细胞增殖,其吞噬能力也受到抑制,表明 CXCL16 基因敲除通过抑制 DCs 的抗原加工和呈递功能来抑制气道炎症。
- CXCL16 抑制 H2-DM 和模式识别受体(PRRs):分析 CXCL16 基因敲除和野生型小鼠的 BMDCs 的 mRNA 表达谱,发现基因敲除小鼠的 BMDCs 中,MHC II 类相关分子 H2-DM 和 PRRs 的表达下调。RT-PCR 验证结果显示,多种 PRR 的 mRNA 水平在基因敲除小鼠的 BMDCs 中降低,H2-DM 的 mRNA 水平也下降,而 H2-O/H2-DO(对 H2-DM 有抑制作用的分子)的表达增加,表明 CXCL16 基因敲除通过破坏 H2-DM/H2-DO 平衡下调 DCs 的抗原加工和呈递功能。
- CXCL16 基因敲除促进树突状细胞分化:通过比较 RNAseq 数据和已知的 DCs 分化相关基因列表,发现 CXCL16 基因敲除导致晚期前体 DC 细胞倾向于分化为 cDC2,且抑制 cDC2 进一步分化为 cDC2b(主要负责抗原呈递并具有促炎作用)。实验还证实,基因敲除小鼠中 cDC2 DCs 亚群数量增加,DCs 分泌的 IL-12 增多,表明 CXCL16 基因敲除促进了 cDC2 分化。
综上所述,该研究表明 CXCL16 基因敲除可通过下调 H2-DM 抑制 DCs 的抗原加工和呈递,从而抑制曲霉诱导的 Th2 气道炎症。这一发现揭示了 CXCL16 在哮喘气道炎症中的关键作用,为哮喘治疗提供了新的潜在靶点。不过,研究也存在局限性,如未能进一步阐明 CXCL16 影响 H2-DM 的信号通路和机制。未来,还需评估 CXCL16 基因多态性与哮喘患者病情严重程度的相关性,并深入研究 CXCL16 影响 MHC II 的机制,有望为哮喘的精准治疗开辟新路径。