摘要：研究人員開展發(fā)現(xiàn) SLC6A14 通過組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥，為炎癥性疾病治療提供新靶點。
在人體的免疫系統(tǒng)中，巨噬細(xì)胞就像一群時刻警惕的衛(wèi)士，它們是免疫系統(tǒng)的 “先遣部隊”，一旦有外敵入侵，巨噬細(xì)胞會迅速做出反應(yīng)。在正常情況下，它們能根據(jù)不同的環(huán)境需求，分泌不同的細(xì)胞因子。比如，當(dāng)有病原體來襲時，炎癥性巨噬細(xì)胞會分泌白細(xì)胞介素 - 1β（IL-1β）等促炎細(xì)胞因子來清除病原體；而在組織受損時，抗炎性巨噬細(xì)胞則會分泌 IL-10 等抗炎因子來修復(fù)組織。然而，巨噬細(xì)胞的 “工作” 一旦出現(xiàn)差錯，就會引發(fā)各種健康問題。像是在敗血癥、感染誘導(dǎo)的炎癥性疾病中，巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換出現(xiàn)缺陷，炎癥性屬性持續(xù)激活，給患者帶來極大的痛苦。
同時，巨噬細(xì)胞的極化過程需要能量、物質(zhì)合成等多方面的支持，這就離不開細(xì)胞的代謝重編程，而氨基酸在這個過程中扮演著重要角色。溶質(zhì)載體（SLC）家族 6（SLC6）負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞對氨基酸的攝取，但是 SLC6 家族成員究竟如何影響巨噬細(xì)胞的極化和炎癥反應(yīng)，在之前還是一個未解之謎。
圖1 天冬酰胺轉(zhuǎn)運蛋白通過組蛋白磷酸化支持巨噬細(xì)胞炎癥為了揭開這個謎團，來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員開展了深入的研究。他們發(fā)現(xiàn) SLC6A14 在炎癥性巨噬細(xì)胞中起著關(guān)鍵作用，通過一系列復(fù)雜的機制調(diào)控炎癥反應(yīng)。這一研究成果發(fā)表在《SCIENCE ADVANCES》上，為炎癥性疾病的治療開辟了新的方向。
研究人員在開展研究時，用到了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。在細(xì)胞和動物模型方面，他們分離培養(yǎng)了原代腹腔巨噬細(xì)胞（PEMs）、骨髓來源的巨噬細(xì)胞（BMDMs）、肺泡巨噬細(xì)胞（AMs）等，還構(gòu)建了 Slc6a14fl/flLyz2Cre基因敲除小鼠模型。實驗檢測技術(shù)上，運用蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blot）檢測蛋白表達，實時熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）分析基因表達，酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）檢測細(xì)胞因子水平，以及免疫熒光、透射電鏡等技術(shù)進行觀察分析 。
圖2 NAD+介導(dǎo)的乙酰化促進SLC6A14的表達
下面來看具體的研究結(jié)果：
SLC6A14 與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的肺炎相關(guān)：研究人員分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，SLC6A6 和 SLC6A14 在健康和感染肺部均高表達，且 SARS-CoV-2 等病原體感染會增加人肺中 SLC6A14 的表達。對小鼠的研究也證實，脂多糖（LPS）處理可使肺泡巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的 mRNA 和蛋白表達增加，表明 SLC6A14 在肺炎炎癥性巨噬細(xì)胞中高表達。
NAD+介導(dǎo)的乙酰化增強炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度：在體外實驗中，用 LPS 加干擾素 -γ（IFN-γ）刺激巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)炎癥性 PEMs、BMDMs 等細(xì)胞中 SLC6A14 的蛋白表達增加。研究還發(fā)現(xiàn)，蛋白降解途徑影響 SLC6A14 的豐度，NAD+通過調(diào)節(jié)蛋白乙酰化和泛素化，增加炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度。
SLC6A14 抑制通過 NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌：使用 SLC6A14 選擇性抑制劑 α- 甲基 -(dl)- 色氨酸（α-MT）處理炎癥性巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn) α-MT 可抑制 IL-1β 和腫瘤壞死因子 -α（TNF-α）的分泌。進一步研究表明，α-MT 對 NF-κB 信號通路無影響，但可阻斷 NLRP3 炎性小體的激活和組裝，還能改變線粒體相關(guān)指標(biāo)，說明 SLC6A14 抑制通過 NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活：α-MT 處理炎癥性巨噬細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)多種氨基酸水平下降，但 12 小時后多數(shù)氨基酸恢復(fù)，只有天冬酰胺和丙氨酸未恢復(fù)。實驗發(fā)現(xiàn)，補充天冬酰胺可恢復(fù) IL-1β 分泌和 NLRP3 炎性小體激活，而補充丙氨酸則無此效果，表明 SLC6A14 抑制通過天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活。
SLC6A14 抑制通過 CCNO 抑制 MAPK 信號通路：RNA 測序分析發(fā)現(xiàn)，SLC6A14 抑制影響 MAPK 信號通路。免疫印跡實驗表明，SLC6A14 抑制可抑制 MAPK 信號通路的活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ccno 基因在 SLC6A14 介導(dǎo)的 IL-1β 分泌中起重要作用，沉默 Ccno 基因可激活 MAPK 信號通路和 NLRP3 炎性小體，增加 IL-1β 分泌，說明 SLC6A14 通過 CCNO-MAPK 信號調(diào)節(jié) NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過核 LKB1 促進 CCNO 轉(zhuǎn)錄：研究人員推測 SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過核肝激酶 B1（LKB1）介導(dǎo)的組蛋白磷酸化調(diào)節(jié) Ccno 轉(zhuǎn)錄。實驗結(jié)果顯示，SLC6A14 抑制促進 LKB1 核保留，增加組蛋白 3 pS10/28 豐度和 Ccno 翻譯，而補充天冬酰胺則會逆轉(zhuǎn)這些變化。沉默 Lkb1 基因可促進 IL-1β 分泌，支持了上述推測，即 SLC6A14 抑制通過核 LKB1 介導(dǎo)的組蛋白磷酸化促進 Ccno 轉(zhuǎn)錄。
SLC6A14 缺陷減少巨噬細(xì)胞中 IL-1β 分泌：研究人員構(gòu)建了巨噬細(xì)胞特異性 Slc6a14 缺陷小鼠模型，發(fā)現(xiàn)該模型中炎癥性巨噬細(xì)胞的天冬酰胺水平降低，核 LKB1、組蛋白 3 pS10/28 和 CCNO 豐度增加，MAPK 和 NLRP3 炎性小體激活減少，IL-1β 分泌降低。補充天冬酰胺或沉默 Lkb1 基因可逆轉(zhuǎn)這些變化，進一步證實 SLC6A14 通過核 LKB1 依賴性磷酸化介導(dǎo)炎癥性巨噬細(xì)胞中 IL-1β 的分泌。同時，研究還確定了 SLC6A14 的 K636 乙酰化抑制其在炎癥性巨噬細(xì)胞中的泛素化。
髓系 Slc6a14 缺失減輕 LPS 誘導(dǎo)的肺部炎癥：在體內(nèi)實驗中，LPS 刺激可增加肺部巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的表達，抑制 CCNO 表達。髓系 Slc6a14 缺陷的小鼠在 LPS 誘導(dǎo)的肺部炎癥模型中，存活率增加，肺部、血清和脾臟中的 IL-1β 產(chǎn)生減少，肺部炎癥減輕，炎癥性巨噬細(xì)胞比例降低，CCNO 表達增加，表明 SLC6A14 在體內(nèi)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的肺部炎癥。
綜合研究結(jié)論和討論部分的內(nèi)容，此次研究意義重大。研究揭示了 SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥的網(wǎng)絡(luò)機制，SLC6A14 有望成為治療肺炎等炎癥性疾病的關(guān)鍵靶點。不過，研究也發(fā)現(xiàn) SLC6 家族成員在不同免疫疾病中功能多樣，炎癥性巨噬細(xì)胞對 SLC6 底物選擇的調(diào)節(jié)機制仍有待進一步研究。此外，LKB1 在其他細(xì)胞中的功能以及是否通過其他信號通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能也需要深入探索。但無論如何，這項研究為理解免疫細(xì)胞代謝與炎癥反應(yīng)的關(guān)系提供了新視角，為開發(fā)治療炎癥性疾病的新策略奠定了堅實基礎(chǔ)。
參考資料
[1] Asparagine transporter supports macrophageinflammation via histone phosphorylation
摘要：研究人員開展發(fā)現(xiàn) SLC6A14 通過組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥，為炎癥性疾病治療提供新靶點。
在人體的免疫系統(tǒng)中，巨噬細(xì)胞就像一群時刻警惕的衛(wèi)士，它們是免疫系統(tǒng)的 “先遣部隊”，一旦有外敵入侵，巨噬細(xì)胞會迅速做出反應(yīng)。在正常情況下，它們能根據(jù)不同的環(huán)境需求，分泌不同的細(xì)胞因子。比如，當(dāng)有病原體來襲時，炎癥性巨噬細(xì)胞會分泌白細(xì)胞介素 - 1β（IL-1β）等促炎細(xì)胞因子來清除病原體；而在組織受損時，抗炎性巨噬細(xì)胞則會分泌 IL-10 等抗炎因子來修復(fù)組織。然而，巨噬細(xì)胞的 “工作” 一旦出現(xiàn)差錯，就會引發(fā)各種健康問題。像是在敗血癥、感染誘導(dǎo)的炎癥性疾病中，巨噬細(xì)胞的表型轉(zhuǎn)換出現(xiàn)缺陷，炎癥性屬性持續(xù)激活，給患者帶來極大的痛苦。
同時，巨噬細(xì)胞的極化過程需要能量、物質(zhì)合成等多方面的支持，這就離不開細(xì)胞的代謝重編程，而氨基酸在這個過程中扮演著重要角色。溶質(zhì)載體（SLC）家族 6（SLC6）負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞對氨基酸的攝取，但是 SLC6 家族成員究竟如何影響巨噬細(xì)胞的極化和炎癥反應(yīng)，在之前還是一個未解之謎。
圖1 天冬酰胺轉(zhuǎn)運蛋白通過組蛋白磷酸化支持巨噬細(xì)胞炎癥為了揭開這個謎團，來自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)的研究人員開展了深入的研究。他們發(fā)現(xiàn) SLC6A14 在炎癥性巨噬細(xì)胞中起著關(guān)鍵作用，通過一系列復(fù)雜的機制調(diào)控炎癥反應(yīng)。這一研究成果發(fā)表在《SCIENCE ADVANCES》上，為炎癥性疾病的治療開辟了新的方向。
研究人員在開展研究時，用到了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。在細(xì)胞和動物模型方面，他們分離培養(yǎng)了原代腹腔巨噬細(xì)胞（PEMs）、骨髓來源的巨噬細(xì)胞（BMDMs）、肺泡巨噬細(xì)胞（AMs）等，還構(gòu)建了 Slc6a14fl/flLyz2Cre基因敲除小鼠模型。實驗檢測技術(shù)上，運用蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blot）檢測蛋白表達，實時熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）分析基因表達，酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）檢測細(xì)胞因子水平，以及免疫熒光、透射電鏡等技術(shù)進行觀察分析 。
圖2 NAD+介導(dǎo)的乙酰化促進SLC6A14的表達
下面來看具體的研究結(jié)果：
SLC6A14 與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的肺炎相關(guān)：研究人員分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，SLC6A6 和 SLC6A14 在健康和感染肺部均高表達，且 SARS-CoV-2 等病原體感染會增加人肺中 SLC6A14 的表達。對小鼠的研究也證實，脂多糖（LPS）處理可使肺泡巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的 mRNA 和蛋白表達增加，表明 SLC6A14 在肺炎炎癥性巨噬細(xì)胞中高表達。
NAD+介導(dǎo)的乙酰化增強炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度：在體外實驗中，用 LPS 加干擾素 -γ（IFN-γ）刺激巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)炎癥性 PEMs、BMDMs 等細(xì)胞中 SLC6A14 的蛋白表達增加。研究還發(fā)現(xiàn)，蛋白降解途徑影響 SLC6A14 的豐度，NAD+通過調(diào)節(jié)蛋白乙酰化和泛素化，增加炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度。
SLC6A14 抑制通過 NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌：使用 SLC6A14 選擇性抑制劑 α- 甲基 -(dl)- 色氨酸（α-MT）處理炎癥性巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn) α-MT 可抑制 IL-1β 和腫瘤壞死因子 -α（TNF-α）的分泌。進一步研究表明，α-MT 對 NF-κB 信號通路無影響，但可阻斷 NLRP3 炎性小體的激活和組裝，還能改變線粒體相關(guān)指標(biāo)，說明 SLC6A14 抑制通過 NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活：α-MT 處理炎癥性巨噬細(xì)胞后，細(xì)胞內(nèi)多種氨基酸水平下降，但 12 小時后多數(shù)氨基酸恢復(fù)，只有天冬酰胺和丙氨酸未恢復(fù)。實驗發(fā)現(xiàn)，補充天冬酰胺可恢復(fù) IL-1β 分泌和 NLRP3 炎性小體激活，而補充丙氨酸則無此效果，表明 SLC6A14 抑制通過天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活。
SLC6A14 抑制通過 CCNO 抑制 MAPK 信號通路：RNA 測序分析發(fā)現(xiàn)，SLC6A14 抑制影響 MAPK 信號通路。免疫印跡實驗表明，SLC6A14 抑制可抑制 MAPK 信號通路的活性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ccno 基因在 SLC6A14 介導(dǎo)的 IL-1β 分泌中起重要作用，沉默 Ccno 基因可激活 MAPK 信號通路和 NLRP3 炎性小體，增加 IL-1β 分泌，說明 SLC6A14 通過 CCNO-MAPK 信號調(diào)節(jié) NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過核 LKB1 促進 CCNO 轉(zhuǎn)錄：研究人員推測 SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過核肝激酶 B1（LKB1）介導(dǎo)的組蛋白磷酸化調(diào)節(jié) Ccno 轉(zhuǎn)錄。實驗結(jié)果顯示，SLC6A14 抑制促進 LKB1 核保留，增加組蛋白 3 pS10/28 豐度和 Ccno 翻譯，而補充天冬酰胺則會逆轉(zhuǎn)這些變化。沉默 Lkb1 基因可促進 IL-1β 分泌，支持了上述推測，即 SLC6A14 抑制通過核 LKB1 介導(dǎo)的組蛋白磷酸化促進 Ccno 轉(zhuǎn)錄。
SLC6A14 缺陷減少巨噬細(xì)胞中 IL-1β 分泌：研究人員構(gòu)建了巨噬細(xì)胞特異性 Slc6a14 缺陷小鼠模型，發(fā)現(xiàn)該模型中炎癥性巨噬細(xì)胞的天冬酰胺水平降低，核 LKB1、組蛋白 3 pS10/28 和 CCNO 豐度增加，MAPK 和 NLRP3 炎性小體激活減少，IL-1β 分泌降低。補充天冬酰胺或沉默 Lkb1 基因可逆轉(zhuǎn)這些變化，進一步證實 SLC6A14 通過核 LKB1 依賴性磷酸化介導(dǎo)炎癥性巨噬細(xì)胞中 IL-1β 的分泌。同時，研究還確定了 SLC6A14 的 K636 乙酰化抑制其在炎癥性巨噬細(xì)胞中的泛素化。
髓系 Slc6a14 缺失減輕 LPS 誘導(dǎo)的肺部炎癥：在體內(nèi)實驗中，LPS 刺激可增加肺部巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的表達，抑制 CCNO 表達。髓系 Slc6a14 缺陷的小鼠在 LPS 誘導(dǎo)的肺部炎癥模型中，存活率增加，肺部、血清和脾臟中的 IL-1β 產(chǎn)生減少，肺部炎癥減輕，炎癥性巨噬細(xì)胞比例降低，CCNO 表達增加，表明 SLC6A14 在體內(nèi)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的肺部炎癥。
綜合研究結(jié)論和討論部分的內(nèi)容，此次研究意義重大。研究揭示了 SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥的網(wǎng)絡(luò)機制，SLC6A14 有望成為治療肺炎等炎癥性疾病的關(guān)鍵靶點。不過，研究也發(fā)現(xiàn) SLC6 家族成員在不同免疫疾病中功能多樣，炎癥性巨噬細(xì)胞對 SLC6 底物選擇的調(diào)節(jié)機制仍有待進一步研究。此外，LKB1 在其他細(xì)胞中的功能以及是否通過其他信號通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能也需要深入探索。但無論如何，這項研究為理解免疫細(xì)胞代謝與炎癥反應(yīng)的關(guān)系提供了新視角，為開發(fā)治療炎癥性疾病的新策略奠定了堅實基礎(chǔ)。
參考資料
[1] Asparagine transporter supports macrophageinflammation via histone phosphorylation
