近年來的研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3炎性體的過度活化會導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生，但NLRP3介導(dǎo)轉(zhuǎn)錄調(diào)控的具體機(jī)制仍然不太清楚。陸軍軍醫(yī)大學(xué)陳永文和吳玉章領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊近日發(fā)現(xiàn)，VSIG4抑制了巨噬細(xì)胞中NLRP3和IL-1β的表達(dá)，有望作為NLRP3相關(guān)炎癥疾病的治療靶點(diǎn)。

這篇題為“VSIG4 mediates transcriptional inhibition of Nlrp3 and Il-1β in macrophages”的論文于1月9日發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

“在體外和體內(nèi)的炎癥反應(yīng)期間，VSIG4抑制巨噬細(xì)胞中NLRP3和IL-1β的表達(dá)。與我們之前的工作相結(jié)合，我們推測VSIG4及其相關(guān)信號通路的靶向干預(yù)有望治療各種炎性疾病，”作者在文中寫道。

促炎性細(xì)胞因子IL-1β和IL-18在宿主防御感染和炎性疾病中起著重要的作用，它們主要來自巨噬細(xì)胞。IL-1β/IL-18的活化通常需要caspase-1的切割，其活性受到炎性體的調(diào)控。最有特征性的炎性體是NLRP3，它的失調(diào)導(dǎo)致各種炎癥反應(yīng)綜合征的發(fā)生，如多發(fā)性硬化癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和代謝疾病等。因此，NLRP3炎癥體的激活和抑制必須保持良好的平衡，避免宿主體內(nèi)發(fā)生過度的炎癥損傷。

VSIG4（V-set and immunoglobulin domain–containing 4）作為免疫球蛋白超家族的補(bǔ)體受體，在靜息狀態(tài)下的組織定居巨噬細(xì)胞表面特異性表達(dá)。通過結(jié)合補(bǔ)體C3的降解成分C3b或iC3b，VSIG4介導(dǎo)病原體的清除。VSIG4還可以抑制T細(xì)胞的增殖，并促進(jìn)Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）的分化。然而，VSIG4是否能夠控制NLRP3炎性體組分的轉(zhuǎn)錄，目前還不確定。
 

VSIG4抑制Nlrp3和Il-1β的轉(zhuǎn)錄

為了研究VSIG4在調(diào)控NLRP3炎性體信號中的潛在作用，研究人員從Vsig4−/−小鼠和野生型小鼠中分離出腹腔滲出液巨噬細(xì)胞（PEM）。qRT-PCR結(jié)果表明，Vsig4−/−巨噬細(xì)胞中編碼Nlrp3和Il-1β的mRNA顯著升高。同時，Western blot結(jié)果也證實(shí)Vsig4−/−巨噬細(xì)胞中NLRP3和proIL-1β的蛋白水平升高。與野生型對照相比，脂多糖（LPS）誘導(dǎo)NLRP3和proIL-1β蛋白表達(dá)的進(jìn)一步增強(qiáng)（圖1）。

鑒于C3b是VSIG4的天然配體，ELISA結(jié)果表明，LPS能促進(jìn)小鼠PEMs和RAW26 c4.7細(xì)胞C3蛋白的表達(dá)，研究人員推測在這些條件下C3的降解成分C3b可能與巨噬細(xì)胞中的VSIG 4相互作用。為了驗證這一假設(shè)，他們用PMA刺激人單核細(xì)胞系THP-1，以誘導(dǎo)VSIG4表達(dá)。Western blot結(jié)果表明，人C3b刺激導(dǎo)致LPS誘導(dǎo)的NLRP3和proIL-1β水平降低。為進(jìn)一步驗證，研究人員開發(fā)了一組抗小鼠VSIG4的單克隆抗體(MAb)，并鑒定了一個能夠識別VSIG4蛋白的特異性克隆(#VG11)。#VG11可以抑制野生型巨噬細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的proIL-1β和NLRP3表達(dá)，而Vsig4−/−巨噬細(xì)胞對單抗處理無反應(yīng)。這些數(shù)據(jù)表明VSIG4啟動抑制信號，特異性地抑制巨噬細(xì)胞中Nlrp3和Il-1β的表達(dá)。

圖1. VSIG4在體外抑制Nlrp3和Il-1β的轉(zhuǎn)錄。
 

VSIG4通過哪條信號通路起作用？

之后，研究人員開始探索這背后涉及的信號通路。A20這種蛋白能夠通過抑制NF-κB活化而下調(diào)LPS誘導(dǎo)的Nlrp3轉(zhuǎn)錄，自然成為研究對象。他們發(fā)現(xiàn)，A20的沉默導(dǎo)致LPS誘導(dǎo)的NF-κB p65磷酸化增強(qiáng)，因此NLRP3和IL-1β蛋白表達(dá)上調(diào)。同時，NF-κB抑制劑BAY 11-7082也降低了巨噬細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的NLRP3和proIL-1β表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明，VSIG4通過增強(qiáng)A20活性傳遞反饋信號抑制NF-κB的激活，從而下調(diào)Nlrp3和Il-1β的表達(dá)。

此外，他們還發(fā)現(xiàn)，STAT3抑制劑S3I-201能夠下調(diào)Vsig4+RAW264.7細(xì)胞中LPS誘導(dǎo)的A20，從而增強(qiáng)NLRP3和proIL-1β的表達(dá)。此外，JAK2抑制劑TG101348也能夠下調(diào)LPS誘導(dǎo)的STAT3磷酸化，并抑制A20表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明，VSIG4激活JAK2-STAT3-A20信號通路，從而抑制巨噬細(xì)胞中Nlrp3和Il-1β的轉(zhuǎn)錄。

接著，研究人員通過免疫熒光雙染實(shí)驗和Western blot分析表明，VSIG4與MS4A6D存在相互作用。免疫共沉淀分析表明，MS4A6D直接與JAK2結(jié)合，而VSIG4單抗VG11的處理進(jìn)一步增強(qiáng)了Vsig4+RAW264.7細(xì)胞中的MS4A6D/JAK2相互作用，表明MS4A6D直接激活JAK2。此外，VG11可以促進(jìn)野生型小鼠PEMs中的STAT3磷酸化及A20表達(dá)，而Ms4a6d−/−小鼠（由賽業(yè)生物構(gòu)建）PEM對VG11的反應(yīng)則相反。一系列的研究表明，MS4A6D是與VSIG4相互作用的近端銜接蛋白，通過JAK2-STAT3-A20進(jìn)一步募集信號，從而下調(diào)Nlrp3和IL-1β的轉(zhuǎn)錄。
 

Vsig4缺乏導(dǎo)致小鼠病情惡化？

之后，研究人員以實(shí)驗性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）小鼠為模型，研究了Vsig4缺乏所造成的影響。他們發(fā)現(xiàn)，與野生型對照相比，Vsig4缺乏可加快加重疾病的發(fā)生。組織病理學(xué)分析顯示，在疾病的高峰期，Vsig4−/−小鼠脊髓中的浸潤性白細(xì)胞明顯更多。流式細(xì)胞術(shù)也進(jìn)一步證實(shí)，Vsig4−/−小鼠脊髓中炎性白細(xì)胞的數(shù)量明顯增加。這些數(shù)據(jù)表明Vsig4缺乏導(dǎo)致EAE小鼠的病情惡化。

圖2. Vsig4缺乏導(dǎo)致小鼠病情惡化

不過，NLRP3炎性體的過度活化似乎在某些情況下卻發(fā)揮保護(hù)作用。研究人員將Vsig4−/−小鼠暴露在3.5%葡聚糖硫酸鈉（DSS）下連續(xù)6天誘導(dǎo)結(jié)腸炎。出乎意料的是，與野生型小鼠相比，暴露于DSS后的Vsig4−/−小鼠存活率明顯提高。同時，這些小鼠的結(jié)腸炎嚴(yán)重程度也明顯低于野生型小鼠，表明Vsig4−/−小鼠對DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎具有抗性。
 

VSIG4激動劑減緩EAE病情發(fā)展

研究人員認(rèn)為，上述數(shù)據(jù)表明VSIG4介導(dǎo)抑制信號，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞中Nlrp3和Il-1β的轉(zhuǎn)錄受到抑制，這強(qiáng)調(diào)了VSIG4有望作為NLRP3相關(guān)炎性疾病的治療靶點(diǎn)。為了驗證可行性，他們在EAE誘導(dǎo)期間向野生型小鼠腹腔內(nèi)注射激動劑VG11 mAbs或或同類型的IgG1 mAbs。他們發(fā)現(xiàn)，激動劑VG11 mAbs對VSIG4的刺激通過抑制NLRP3和IL-1β而減緩EAE病情發(fā)展。

圖3. VSIG4激動劑減緩EAE病情發(fā)展

研究人員之前發(fā)現(xiàn)，在野生型小鼠中強(qiáng)制性表達(dá)Vsig4可以改善MHV-3誘導(dǎo)的重癥病毒性肝炎。再結(jié)合此次的研究成果，他們推測VSIG4及其相關(guān)信號通路的靶向干預(yù)有望治療各種炎性疾病。
 

原文檢索

VSIG4 mediates transcriptional inhibition of Nlrp3 and Il-1β in macrophages
Science Advances 09 Jan 2019:
Vol. 5, no. 1, eaau7426
DOI: 10.1126/sciadv.aau7426