食物来源凝集素活化NLRP3炎症小体的机制探究
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摘要
研究背景:先天免疫系统通过模式识别受体启动炎症反应,保护机体抵抗病原微生物。模式识别受体家族的许多成员可以作为感知分子,与接头蛋白ASC和Caspase-1前体蛋白形成大的蛋白复合物,称之为炎症小体。炎症小体活化后介导炎性细胞因子,如IL-1β的成熟分泌,因此它们对于机体抵抗病原微生物感染至关重要。同时炎症小体的过度活化与许多炎症性疾病的发生发展息息相关。凝集素是一大类蛋白的统称,其最重要的生物学特点是可以专一且可逆性的与糖类结合。外源凝集素与食物不耐受、食物过敏以及炎症性肠炎、风湿性关节炎的发生发展有关。虽然凝集素的促炎性功能被广泛报道,但其具体的机制尚不清楚。研究目的 :我们的工作旨在探究食物来源凝集素能否作为外源性的危险信号活化炎症小体,以及其活化炎症小体、促进炎症反应的分子机制。研究方法与结果 :通过利用不同种类的植物凝集素刺激小鼠骨髓来源的巨噬细胞(BMDM)和人THP-1单核巨噬细胞系。我们发现甘露糖结合和N-乙酰葡糖胺结合的两大类凝集素,特别是其中的刀豆凝集素(Con A)和麦胚凝集素(WGA)都可以诱导IL-1β分泌。接下来,利用炎症小体相关蛋白基因缺陷小鼠的BMDM细胞,我们证实凝集素通过活化NLRP3炎症小体促进Caspase-1的成熟与IL-1β分泌。进一步利用si RNA技术敲低相关蛋白表达水平以及利用特异性抑制剂相关实验,我们发现细胞表面的整合素受体LFA-1对于Con A活化的NLRP3炎症小体至关重要。共聚焦显微镜观察和ELISA结果表明LFA-1介导Con A的内化及后续NLRP3炎症小体活化。通过共聚焦显微镜技术观察发现荧光标记的凝集素弥散分布于内质网,进一步的结果表明内质网内凝集素堆积会导致内质网应激,内质网应激进而通过诱导内质网腔内Ca2+释放引起线粒体损伤,促进NLRP3炎症小体活化。通过利用Con A诱导的急性肝损伤模型,我们发现Con A活化的NLRP3炎症小体加剧小鼠肝脏的组织损伤。而且,小鼠腹腔直接注射WGA可以诱发NLRP3依赖的大量IL-1β和IL-18的分泌。结论 :甘露糖结合凝集素和N-乙酰葡糖胺结合植物凝集素可以作为外源性危险信号活化NLRP3炎症小体。体内实验表明植物凝集素通过活化NLRP3炎症小体促进炎性细胞因子释放,诱发组织损伤。这表明食物来源凝集素可能通过活化NLRP3炎症小体促进食物诱导的炎症性疾病的发生发展。
引文