摘要：研究人員開展發(fā)現(xiàn) SLC6A14 通過(guò)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(diǎn)。
在人體的免疫系統(tǒng)中，巨噬細(xì)胞就像一群時(shí)刻警惕的衛(wèi)士，它們是免疫系統(tǒng)的 “先遣部隊(duì)”，一旦有外敵入侵，巨噬細(xì)胞會(huì)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(lái)襲時(shí)，炎癥性巨噬細(xì)胞會(huì)分泌白細(xì)胞介素 - 1β（IL-1β）等促炎細(xì)胞因子來(lái)清除病原體；而在組織受損時(shí)，抗炎性巨噬細(xì)胞則會(huì)分泌 IL-10 等抗炎因子來(lái)修復(fù)組織。然而，巨噬細(xì)胞的 “工作” 一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，就會(huì)引發(fā)各種健康問(wèn)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(lái)極大的痛苦。
同時(shí)，巨噬細(xì)胞的極化過(guò)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(gè)過(guò)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(duì)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(gè)未解之謎。
圖1 天冬酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)組蛋白磷酸化支持巨噬細(xì)胞炎癥為了揭開這個(gè)謎團(tuán)，來(lái)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(guò)一系列復(fù)雜的機(jī)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(shí)，用到了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。在細(xì)胞和動(dòng)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(lái)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(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)上，運(yùn)用蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blot）檢測(cè)蛋白表達(dá)，實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）分析基因表達(dá)，酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）檢測(cè)細(xì)胞因子水平，以及免疫熒光、透射電鏡等技術(shù)進(jìn)行觀察分析 。
圖2 NAD+介導(dǎo)的乙酰化促進(jìn)SLC6A14的表達(dá)
下面來(lái)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(dá)，且 SARS-CoV-2 等病原體感染會(huì)增加人肺中 SLC6A14 的表達(dá)。對(duì)小鼠的研究也證實(shí)，脂多糖（LPS）處理可使肺泡巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的 mRNA 和蛋白表達(dá)增加，表明 SLC6A14 在肺炎炎癥性巨噬細(xì)胞中高表達(dá)。
NAD+介導(dǎo)的乙酰化增強(qiáng)炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度：在體外實(shí)驗(yàn)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(dá)增加。研究還發(fā)現(xiàn)，蛋白降解途徑影響 SLC6A14 的豐度，NAD+通過(guò)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(guò) 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(jìn)一步研究表明，α-MT 對(duì) NF-κB 信號(hào)通路無(wú)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(shuō)明 SLC6A14 抑制通過(guò) NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過(guò)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(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充天冬酰胺可恢復(fù) IL-1β 分泌和 NLRP3 炎性小體激活，而補(bǔ)充丙氨酸則無(wú)此效果，表明 SLC6A14 抑制通過(guò)天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活。
SLC6A14 抑制通過(guò) CCNO 抑制 MAPK 信號(hào)通路：RNA 測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，SLC6A14 抑制影響 MAPK 信號(hào)通路。免疫印跡實(shí)驗(yàn)表明，SLC6A14 抑制可抑制 MAPK 信號(hào)通路的活性。進(jìn)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(hào)通路和 NLRP3 炎性小體，增加 IL-1β 分泌，說(shuō)明 SLC6A14 通過(guò) CCNO-MAPK 信號(hào)調(diào)節(jié) NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過(guò)核 LKB1 促進(jìn) CCNO 轉(zhuǎn)錄：研究人員推測(cè) SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，SLC6A14 抑制促進(jìn) LKB1 核保留，增加組蛋白 3 pS10/28 豐度和 Ccno 翻譯，而補(bǔ)充天冬酰胺則會(huì)逆轉(zhuǎn)這些變化。沉默 Lkb1 基因可促進(jìn) IL-1β 分泌，支持了上述推測(cè)，即 SLC6A14 抑制通過(guò)核 LKB1 介導(dǎo)的組蛋白磷酸化促進(jìn) 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(bǔ)充天冬酰胺或沉默 Lkb1 基因可逆轉(zhuǎn)這些變化，進(jìn)一步證實(shí) SLC6A14 通過(guò)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(shí)，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(shí)驗(yàn)中，LPS 刺激可增加肺部巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的表達(dá)，抑制 CCNO 表達(dá)。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(dá)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(guò)組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，SLC6A14 有望成為治療肺炎等炎癥性疾病的關(guān)鍵靶點(diǎn)。不過(guò)，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(duì) SLC6 底物選擇的調(diào)節(jié)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。此外，LKB1 在其他細(xì)胞中的功能以及是否通過(guò)其他信號(hào)通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能也需要深入探索。但無(wú)論如何，這項(xiàng)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(jiān)實(shí)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(guò)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(diǎn)。
在人體的免疫系統(tǒng)中，巨噬細(xì)胞就像一群時(shí)刻警惕的衛(wèi)士，它們是免疫系統(tǒng)的 “先遣部隊(duì)”，一旦有外敵入侵，巨噬細(xì)胞會(huì)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(lái)襲時(shí)，炎癥性巨噬細(xì)胞會(huì)分泌白細(xì)胞介素 - 1β（IL-1β）等促炎細(xì)胞因子來(lái)清除病原體；而在組織受損時(shí)，抗炎性巨噬細(xì)胞則會(huì)分泌 IL-10 等抗炎因子來(lái)修復(fù)組織。然而，巨噬細(xì)胞的 “工作” 一旦出現(xiàn)差錯(cuò)，就會(huì)引發(fā)各種健康問(wèn)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(lái)極大的痛苦。
同時(shí)，巨噬細(xì)胞的極化過(guò)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(gè)過(guò)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(duì)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(gè)未解之謎。
圖1 天冬酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白通過(guò)組蛋白磷酸化支持巨噬細(xì)胞炎癥為了揭開這個(gè)謎團(tuán)，來(lái)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(guò)一系列復(fù)雜的機(jī)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(shí)，用到了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。在細(xì)胞和動(dòng)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(lái)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(shí)驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)上，運(yùn)用蛋白質(zhì)免疫印跡（Western blot）檢測(cè)蛋白表達(dá)，實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（RT-qPCR）分析基因表達(dá)，酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定（ELISA）檢測(cè)細(xì)胞因子水平，以及免疫熒光、透射電鏡等技術(shù)進(jìn)行觀察分析 。
圖2 NAD+介導(dǎo)的乙酰化促進(jìn)SLC6A14的表達(dá)
下面來(lái)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(dá)，且 SARS-CoV-2 等病原體感染會(huì)增加人肺中 SLC6A14 的表達(dá)。對(duì)小鼠的研究也證實(shí)，脂多糖（LPS）處理可使肺泡巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的 mRNA 和蛋白表達(dá)增加，表明 SLC6A14 在肺炎炎癥性巨噬細(xì)胞中高表達(dá)。
NAD+介導(dǎo)的乙酰化增強(qiáng)炎癥性巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的豐度：在體外實(shí)驗(yàn)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(dá)增加。研究還發(fā)現(xiàn)，蛋白降解途徑影響 SLC6A14 的豐度，NAD+通過(guò)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(guò) 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(jìn)一步研究表明，α-MT 對(duì) NF-κB 信號(hào)通路無(wú)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(shuō)明 SLC6A14 抑制通過(guò) NLRP3 炎性小體限制 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過(guò)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(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充天冬酰胺可恢復(fù) IL-1β 分泌和 NLRP3 炎性小體激活，而補(bǔ)充丙氨酸則無(wú)此效果，表明 SLC6A14 抑制通過(guò)天冬酰胺降低 NLRP3 炎性小體激活。
SLC6A14 抑制通過(guò) CCNO 抑制 MAPK 信號(hào)通路：RNA 測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，SLC6A14 抑制影響 MAPK 信號(hào)通路。免疫印跡實(shí)驗(yàn)表明，SLC6A14 抑制可抑制 MAPK 信號(hào)通路的活性。進(jìn)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(hào)通路和 NLRP3 炎性小體，增加 IL-1β 分泌，說(shuō)明 SLC6A14 通過(guò) CCNO-MAPK 信號(hào)調(diào)節(jié) NLRP3 炎性小體介導(dǎo)的 IL-1β 分泌。
SLC6A14 抑制通過(guò)核 LKB1 促進(jìn) CCNO 轉(zhuǎn)錄：研究人員推測(cè) SLC6A14 介導(dǎo)的天冬酰胺攝取通過(guò)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(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，SLC6A14 抑制促進(jìn) LKB1 核保留，增加組蛋白 3 pS10/28 豐度和 Ccno 翻譯，而補(bǔ)充天冬酰胺則會(huì)逆轉(zhuǎn)這些變化。沉默 Lkb1 基因可促進(jìn) IL-1β 分泌，支持了上述推測(cè)，即 SLC6A14 抑制通過(guò)核 LKB1 介導(dǎo)的組蛋白磷酸化促進(jìn) 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(bǔ)充天冬酰胺或沉默 Lkb1 基因可逆轉(zhuǎn)這些變化，進(jìn)一步證實(shí) SLC6A14 通過(guò)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(shí)，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(shí)驗(yàn)中，LPS 刺激可增加肺部巨噬細(xì)胞中 SLC6A14 的表達(dá)，抑制 CCNO 表達(dá)。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(dá)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(guò)組蛋白磷酸化調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，SLC6A14 有望成為治療肺炎等炎癥性疾病的關(guān)鍵靶點(diǎn)。不過(guò)，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(duì) SLC6 底物選擇的調(diào)節(jié)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。此外，LKB1 在其他細(xì)胞中的功能以及是否通過(guò)其他信號(hào)通路調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞功能也需要深入探索。但無(wú)論如何，這項(xiàng)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
參考資料
[1] Asparagine transporter supports macrophageinflammation via histone phosphorylation
