JEM：杨硕/胡刚/王冰微课题组揭示小鼠变态反应性脑脊髓炎发生的新机制

　　

多发性硬化症是一类以中枢神经脱髓鞘损伤为病变基础的神经炎症性免疫疾病，全球约有250多万名患者，是青壮年致残性神经疾病之一。大量研究表明，T细胞在发病过程中的异常激活对疾病的发生发展具有关键作用。因此，深入了解多发硬化症T细胞异常激活背后的免疫细胞分子事件对理解该病发生的免疫学机理，进而开发有效诊治方法具有重要意义。

近期，南京医科大学杨硕教授课题组和南京中医药大学胡刚教授和王冰微教授课题组合作在著名免疫学期刊Journal of Experimental Medicine上发表了题为“Gasdermin D in peripheral myeloid cells drives neuroinflammation in experimental autoimmune encephalomyelitis”的文章，发现细胞焦亡效应分子GSDMD蛋白在模拟多发性硬化症发病的实验性变态反应性脑脊髓炎（EAE）小鼠中，能够通过介导外周髓系细胞炎性死亡，引发炎症微环境形成，进而促进T细胞在外周淋巴器官中的激活和分化，加剧疾病的发展，当给予细胞焦亡抑制剂后可显著缓解小鼠多发硬化症临床症状。文章的通讯作者为南京医科大学基础医学院杨硕教授。

 

相对于其他的细胞程序性死亡形式，细胞焦亡是近年来才被发现的领域。1992年，有科学家观察到Caspase-1介导程序性细胞死亡，其形态上区别于细胞凋亡。直到2015，Gasdermin D作为Caspase-1和Caspase-11的切割靶点被发现，这时细胞焦亡效应才为人所知。大量研究发现，细胞焦亡与心血管疾病、肿瘤、糖尿性肾病等疾病密切相关。

Gasdermin D（GSDMD）是介导细胞焦亡（炎性死亡）关键效应分子，被称为“细胞焦亡执行者”，在炎症反应过程中有着重要作用。这项研究揭示了GSDMD蛋白在模拟多发性硬化症发病的实验性变态反应性脑脊髓炎小鼠中的作用。

实验性变态反应性脑脊髓炎(experimental autoimmune encephalomyelitis,EAE)是一种以中枢神经系统内小血管周围单个核细胞浸润及髓鞘脱失为特征的自身免疫性疾病，是研究人类脱髓鞘疾病MS的理想动物模型。

为了研究GSDMD在MS疾病发病机制中的作用，研究人员首先检测其在EAE小鼠模型的中枢神经系统（CNS）、脾和淋巴结中的表达水平。

免疫印迹分析表明，相对于未处理的小鼠，EAE诱导的小鼠CNS和外周淋巴器官中GSDMD和caspase-1/11的表达和切割在高峰期显著增加，这表明由GSDMD介导的细胞焦亡确实参与了这种疾病。免疫组织化学分析进一步证实了GSDMD在EAE CNS中的高水平表达，并且它特别集中在脊髓的病变区域。

有趣的是，GSDMD的阳性染色在对照小鼠的CNS中几乎检测不到。此外，大多数高表达GSDMD和caspase-11的细胞在脊髓损伤边缘的扩张毛细血管附近被检测到，如内皮标记物CD31，这表明这些GSDMD阳性细胞可能代表从外周募集的细胞。

这些数据表明GSDMD介导的细胞凋亡与EAE发展有关，并且其在CNS中的活化可能源自浸润的外周细胞。

为了直接评估GSDMD对EAE表达的影响，研究人员比较了GSDMD KO小鼠和WT小鼠中的EAE。他们发现与WT小鼠相比，GSDMD KO小鼠EAE发病明显减轻。组织病理学分析显示，相对于其WT小鼠，GSDMD-/-小鼠的脊髓中较少浸润性炎性细胞和较少的脱髓鞘作用。髓鞘碱性蛋白（MBP）是一种蛋白质，有助于神经髓鞘形成和神经结构的维持，也是低聚树突细胞髓鞘的标志物，它发生损伤是MS的主要病理特征。

免疫荧光分析显示在WT小鼠的EAE病程高峰期，MBP表达显著减少，但在GSDMD-/-小鼠中不明显。此外，与WT小鼠相比，GSDMD-/-小鼠的EAE脊髓中活化的巨噬细胞和星形胶质细胞的数量显著减少，这表明GSDMD缺乏与EAE中较轻的神经炎症相关。

此外，相对于浸润CD4 + T细胞的CNS，在GSDMD-/-小鼠中Th1和Th17细胞的百分比和绝对数均大大降低。总之，这些数据表明GSDMD对EAE发病机制至关重要。

通过特异性敲除小鼠研究（Gsdmd条件性敲除鼠由赛业生物构建），研究人员进一步确定了GSDMD是通过外周髓系细胞而非小胶质和T细胞来发挥对EAE的影响。通过体外实验、免疫细胞组成分析等实验证实了GSDMD在EAE过程中作为自身免疫性炎症和发病机制的重要介质的生理作用。

这项研究为理解多发性硬化症发生的免疫学机理提供了新的视角，并为多发性硬化症治疗和以GSDMD为靶点的药物开发提供了理论基础。

原文标题：

Gasdermin D in peripheral myeloid cells drives neuroinflammation in experimental autoimmune encephalomyelitis.
DOI: 10.1084/jem.20190377.