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巨噬细胞极化与细菌感染

来源 作者 徐峰 添加时间 2014/6/23 点击次数 15008

     巨噬细胞是机体的重要免疫细胞,具有吞噬病原、抗原递呈和分泌多种细胞因子等功能。巨噬细胞在病原微生物与衰老细胞的清除、促进炎症反应、诱发获得性免疫反应及损伤组织的重构与修复过程中起着关键作用。在不同的组织微环境、不同的细胞因子作用下,巨噬细胞可极化成不同的表型,根据极化后细胞表面标识性分子及功能的不同,巨噬细胞可分为两种类型,即M1M2型(图1)。在GM-CSFIFN-γLPSTNF-α等因子的作用下,巨噬细胞可极化为M1型,而在IL-4IL-13IL-10TGF-β等因子作用下,巨噬细胞则向M2型极化。M1型巨噬细胞分泌大量的炎症因子如IL-1TNF-αIL-6以及活性氧和活性氮中间产物 (ROI and RNI),并能够高效递呈抗原,激活Thl细胞反应,具有抗病原微生物和杀灭肿瘤细胞的作用。M2型巨噬细胞分为3个亚型:M2aM2bM2c,细胞表面常见的表达分子有Fizz1resistin-like-α),ARG1Arginase1),YM-1chitinase 3-like 3)等。M2巨噬细胞杀菌能力比较弱,它具有抑制Thl细胞免疫反应,促进损伤组织修复、重构和血管生长的功能。

 Fig. 1: Concepts and properties of M1 and M2 macrophages. (Benoit M, et al. J Immunol, 2008).

      通常情况下,细菌感染后巨噬细胞向M1型分化,这对机体启动急性感染期的炎症发应,清除病原菌是非常重要的。但是过度的M1型巨噬细胞反应会引发炎症瀑布,从而导致败血症。有些细菌则可诱导巨噬细胞向M2 型分化从而逃避机体的免疫反应。有研究证明在病原菌长期存在的慢性感染性疾病中,巨噬细胞常常向M2型分化。综上,巨噬细胞的极化在宿主控制细菌感染中发挥了很重要的作用。应用人肺组织体外感染模型(图2),我们阐明肺泡巨噬细胞在肺炎链球菌诱导的肺组织急性炎症反应中具有重要地位,其中p38 MAPK介导了巨噬细胞的炎症反应(Xu F, et al. Am J Respir Cell Mol Biol, 2008)。Akt1是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,参与了巨噬细胞发育以及激活的过程。Akt1基因敲除小鼠感染金黄色葡萄球菌后,其细菌清除率和生存率较野生型小鼠有显著改善。进一步研究发现:金黄色葡萄球菌可以通TLR2-Myd88-Akt1-miR155-SOCS1-NF-κB信号通路,调控巨噬细胞表型从M1M2极性转换,进而逃避机体免疫反应(见图3Xu F, et al. J Infect Dis, 2013)。我们的工作揭示了Akt1调控巨噬细胞M2极化的重要分子机制。SHP2是一种胞浆型蛋白酪氨酸磷酸酶,在人类细胞中广泛表达。SHP2参与了调节造血祖细胞的发育、细胞生长、组织炎症反应、细胞化学趋化、氧化应激反应及机体免疫等,并与代谢性疾病、神经退行性病变及恶性肿瘤等人类常见疾病关系密切。我们在研的工作发现:在流感嗜血杆菌(NTHi)感染模型中,抑制SHP2基因促使巨噬细胞表型向M2转变,细胞的吞噬杀菌能力明显降低。巨噬细胞SHP2基因条件敲除小鼠对肺组织NTHi的清除能力下降(Zhao LF, Xu F, unpublished data)。揭示巨噬细胞极性转换的关键分子机制和精确调控巨噬细胞功能,将为肺部细菌感染的免疫学治疗提供新策略。

 Fig. 2: A model of acute bacterial infection in human lung tissue (Xu F, Dalhoff K, Am J Respir Cell Mol Biol, 2008).

 Fig. 3: A model of Akt1-programmed macrophage polarization ( Xu F, Shi LY, J Infect Dis, 2013).

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