巨噬细胞代谢重编程干预技术及其生物应用
2025-02-16 11:05
No.1340640348585861120
技术概要
PDF全文
本技术属于生物技术领域,特别涉及巨噬细胞代谢重编程干预技术及其在炎症激活中的应用。该技术通过调节巨噬细胞中的TRAF蛋白表达,实现对巨噬细胞代谢和炎症反应的有效调控。
背景技术
免疫系统既能帮助机体抵御病原体的攻击,又能防止对自身成分发生反应。免疫防御与免疫耐受之间存在微妙的平衡关系,一旦平衡被打破,疾病就有可能随之而来。巨噬细胞作为肝脏内主要的免疫细胞类群,在维持肝脏组织本身乃至整个机体的稳态方面具有关键作用。在肝脏内,按照来源不同可将巨噬细胞分为库普弗细胞(Kupffer cells,KCs)和单核细胞衍生的巨噬细胞(monocyte-derived macrophages,MDMs,或称单核来源的巨噬细胞)两大类。KCs是免疫应答启动、促进及抑制的开关。一方面,KCs能够产生多种炎症介质,如活性氧、活性氮、炎性细胞因子及趋化因子等,形成炎性环境,造成组织损伤。另一方面,KCs也可以产生IL-10、转化生长因子β(TGF-β)、程序性死亡蛋白配体1(PD-L1)等免疫调节分子从而对炎性反应起到负性调控作用。正常状态下KCs发挥的促炎和抑炎效应处于动态平衡中,一旦平衡被打破则会引起肝脏免疫紊乱。在肝脏受到损伤、感染等威胁时,MDMs从局部微环境接收信号以促进其功能性分化并向肝脏大量浸润来刺激炎性反应。此外,MDMs也可以被替代性激活或通过功能转化,发挥抑制炎症、促组织再生及纤维化的作用。因此,肝内存在许多分子机制确保肝巨噬细胞敏感地识别肝损伤,快速响应,并协调随后的促炎免疫应答及炎症的平息和损伤修复过程。 代谢重编程是指细胞在特定条件下通过改变基因表达和代谢通路来适应环境变化的过程,其在巨噬细胞功能表型塑造中的作用日益受到关注。葡萄糖代谢是巨噬细胞炎症能力的关键驱动因素,依赖于NADPH的戊糖磷酸途径(PPP)产生,从而产生ROS和随后的氧化爆发。正常生理条件下,巨噬细胞能量来源的主要途径是葡萄糖氧化磷酸化(oxidativephosphorylation,OXPHOS)。而糖酵解是活化巨噬细胞产生能量的主要代谢过程。不同活化形式的巨噬细胞在糖酵解途径中存在明显差异。当脂多糖和IFN-γ等诱导巨噬细胞时,其代谢途径从OXPHOS转变为糖酵解途径,促进M1型巨噬细胞的极化。巨噬细胞被激活后会出现HIF-1α介导的Warburg效应。Warburg效应是一种即使在常氧条件下,糖酵解依旧占主导地位的代谢现象。HIF-1α可诱导ALDA、PGK1、PKM等的表达,而这些酶的高表达促进了糖酵解的发生。缺失HIF-1α的巨噬细胞表现出糖酵解速率及能量产生的降低,表明HIF-1α通过影响巨噬细胞的糖酵解进而影响其极化表型。提示HIF-1α是巨噬细胞代谢重编程干预的一个重要靶点。另外,葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)在巨噬细胞摄取葡萄糖中起重要作用。GLUT1在巨噬细胞中被TLRs(Toll样受体)刺激后过度表达,会通过促进有氧糖酵解而导ROS(活性氧)和促炎介质的增加。 TRAF2为TRAFs家族成员,具有E3连接酶活性。目前普遍认为TRAFs家族共有6个蛋白,它们C端具有同源结构域,被称为TRAF结构域。TRAF结构域被细分为介导三聚体化的紧凑线圈TAF-N结构域,以及包装更松散的TRAF-C结构域。在TRAF2中,该结构域介导TRAF2与含有TRAF结合基序的TNFRSF受体结合,像TNFR2细胞质结构域中的短aa基序就是TNFR2的TRAF结合基序。除TRAF1外,TRAF蛋白还共享一个相似的N端结构域,由RING结构域和5-7个锌指结构组成。TRAFs家族蛋白信号传导在许多生物活动中起着核心作用。但对于TRAF2的研究主要集中在癌症和阿尔兹海默症中。我们发现急性肝衰竭模型小鼠肝组织以及LPS诱导激活的巨噬细胞中TRAF2表达显著上调,并伴随巨噬细胞糖代谢相关分子的表达异常。提示TRAF2可能在巨噬细胞代谢重编程、炎性激活及肝脏炎性损伤中发挥重要作用。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
郑敏  刘艳宁  鲁伊宁  姚守晗  楼国华
技术所属: 浙江大学医学院附属第一医院(浙江省第一医院)
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