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巨噬细胞作为重要的固有免疫细胞和抗原提呈细胞,在抗感染、抗肿瘤免疫中发挥关键的作用。巨噬细胞的适当活化有助于清除病原体、抑制肿瘤生长;而不适当的活化则可能抑制机体免疫,诱发慢性感染。极化形式的巨噬细胞分为两大类:标准活化形式的巨噬细胞(M1型巨噬细胞)和替代活化形式的巨噬细胞(M2型巨噬细胞)。鉴于巨噬细胞在固有免疫及适应性免疫中发挥的重要桥梁作用,设计特异性针对巨噬细胞极化的若干防治新策略,已成为感染性疾病、自身免疫性疾病以及肿瘤治疗的新兴领域。 在第一章综述了巨噬细胞极化在炎症性疾病中的作用之后,本研究开展了调控巨噬细胞功能的药物研究,并就调控巨噬细胞极化的因素和机制进行了深入的探讨,发现了能够调控巨噬细胞极化、可以治疗内毒素休克的色酮类化合物DCO-6和改善胶原关节炎的青藤碱衍生物SND67,基于SND67的独特作用发现了自噬可以调控巨噬细胞极化并初步阐述了调控机制。 在第二章中,我们基于巨噬细胞可以通过内毒素刺激释放炎症介质的功能,发现一种新型色酮类衍生物DCO-6可以显著抑制LPS诱导的小鼠内毒素休克死亡和降低血清中炎症因子的含量。在细胞模型中,DCO-6显著降低LPS诱导的小鼠巨噬细胞和原代腹腔巨噬细胞中NO,IL-1β和IL-6的产生,相应地降低iNOS,IL-1β和IL-6的mRNA表达。DCO-6可以抑制LPS诱导的p38 MAPK的活性,但不影响JNK和ERK的活性,另外,DCO-6特异性的抑制TLR4依赖性的p38MAPK蛋白的活性,但不抑制其激酶活性。DCO-6显著选择性的抑制LPS诱导的细胞内ROS,并阻断p38上游TRAF6和ASK1的结合,并且DCO-6可以降低内毒素休克模型小鼠腹腔巨噬细胞中p38蛋白的活性和ROS的含量。这些结果提示DCO-6通过抑制ROS依赖的TRAF6-ASK1-p38通路而表现出较好的抗炎活性。 已知巨噬细胞在类风湿性关节炎等自身免疫性疾病中也发挥着重要作用,但迄今为止很少有药物或化合物被报道可以通过调控巨噬细胞的极化来改善类风湿性关节炎。在第三章中,我们从75个化合物中筛选得到了青藤碱衍生物SND67,后者可以抑制胶原诱导的小鼠关节炎的足肿胀,减少关节炎诱导的软骨的损伤和侵蚀,以及减少炎症细胞的浸润和细胞因子的产生。巨噬细胞是SND67的主要靶细胞之一。SND67可抑制M1型巨噬细胞中CD11c的表达,减少TNF-αmRNA表达,增加IL-10 mRNA表达;SND67降低LPS诱导的IL-1β,IL-6,TNF吨和IL-12p40而增加IL-10的产生。巨噬细胞可以为辅助性T细胞分化成Th1细胞和Th17细胞提供适当的环境,这对自身免疫性疾病例如类风湿性关节炎至关重要。我们的结果显示SND67通过抑制巨噬细胞与T淋巴细胞的相互作用而显著抑制T淋巴细胞的增殖和Th1-Th17反应。进一步的实验发现,SND67阻断了IRF5和TRAF6的相互结合进而抑制IRF5的入核,以实现抑制转录M1相关细胞因子的作用。综上,SND67具有显著的抗炎活性,可以通过阻断TRAF6和IRF5的结合抑制M1型巨噬细胞的极化和Th1-Th17反应来改善胶原诱导的小鼠关节炎,提示调控巨噬细胞的极化可能是一个潜在有效的治疗手段用于治疗类风湿性关节炎等慢性炎性疾病。 自噬对于单核细胞的分化是必需的,鉴于SND67对巨噬细胞独特的作用,在第四章中,我们考察了自噬对巨噬细胞极化的调控作用。结果发现M1型巨噬细胞自噬现象比M2型更为显著,自噬小体更多、LC3B-Ⅱ表达更强。自噬激动剂rapamycin抑制骨髓细胞和THP-1分化的巨噬细胞中IL-1β,IL-6和TNF-αmRNA的表达,相反,自噬阻断剂3-MA则增强上述M1型炎症因子的表达;即激动自噬促进M2极化,抑制自噬则促进M1极化。此外,rapamycin可以抑制M1巨噬细胞中CD11c的表达。由此可知,M1巨噬细胞中自噬增多是一种细胞的代偿机制。为了明确自噬的功能,我们进一步使用慢病毒干扰ATG6,发现ATG6下调的THP-1细胞中表达更高的IL-1β和IL-6 mRNA。这一结果进一步说明了自噬参与调控巨噬细胞极化。Rapamycin和3MA处理的THP-1分化的巨噬细胞中以及ATG6敲除的细胞中CD68的表达没有变化。此外,我们在体内继续验证自噬对巨噬细胞极化的调控作用,给小鼠转输经rapamycin处理的巨噬细胞可以降低LPS诱导的内毒素休克小鼠的死亡率,而转输3-MA处理的巨噬细胞则增强了其死亡率。在此基础上进一步研究了自噬调控巨噬细胞极化的机制,结果发现,ATG6缺失的THP-1分化的巨噬细胞中,IRF4,IRF5,Stat1,Stat6,Akt1和Akt2表达没有显著差异;ATG6缺失的THP-1分化的M1型巨噬细胞中SOCS1表达较低,进而促进Stat1的入核,启动下游的M1相关的细胞因子转录,促进M1极化。用SND67处理ATG6缺失的THP-1分化的M1型巨噬细胞发现,SND67可以降低ATG6缺失的M1型巨噬细胞炎症因子的表达,但对SOCS1的表达没有影响。说明SND67抑制M1型巨噬细胞极化不依赖于促进巨噬细胞发生自噬。上述结果揭示抑制自噬可促进M1型巨噬细胞极化,而诱导自噬则促进M2巨噬细胞极化。通过调控巨噬细胞发生自噬从而调控巨噬细胞的极化可能作为一种新的策略用于治疗免疫性疾病。 综上所述,本论文通过色酮类化合物对内毒素休克的治疗作用,发现新的可以通过ROS依赖的TRAF6-ASK1-p38通路而发挥抗炎的作用的化合物DCO-6。另外,基于巨噬细胞在炎症中的重要作用,发现具有调控巨噬细胞极化的青藤碱衍生物SND67,并且与以往的治疗类风湿性关节炎药物作用机制不同的是,SND67可以通过抑制M1型巨噬细胞的极化而改善胶原诱导的关节炎,首次阐明IRF5调控M1型巨噬细胞极化的机制。此外,进一步基于SND67的这种新作用机制及其诱导巨噬细胞自噬的作用,发现了自噬调控巨噬细胞极化的作用机制,即抑制自噬促进M1型巨噬细胞极化,诱导自噬促进M2型巨噬细胞极化。这些发现进一步阐明了巨噬细胞分化和极化过程的机制,为炎症性疾病的治疗开辟了新的方向,对于抗炎药物的开发具有指导意义。