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为探究 Toll 样受体 4（TLR4）和 Fcγ 受体（FcγR）协同串扰的机制，研究人员通过成像巨噬细胞表面 TLR4 和 FcγR 的分子组织，并关联其协同共激活情况。结果发现二者共激活增强炎症反应，且受体形成纳米簇并在共激活时增大、重叠。该研究揭示了受体串扰新机制。
在人体的免疫系统中，巨噬细胞、中性粒细胞等先天免疫细胞如同忠诚的卫士，时刻守护着身体的健康。它们利用模式识别受体（PRRs）来识别病原体相关分子模式（PAMPs），进而启动免疫反应。其中，Toll 样受体（TLRs）家族能识别细菌细胞壁成分，Fcγ 受体（FcγRs）则可结合抗体。然而，尽管单个受体的功能已被广泛研究，但不同类型受体如何协同调节免疫反应，仍是一个充满神秘色彩的领域。
比如，已有研究发现，同时刺激 FcγRs 与 TLR2 或 TLR4，能增强 M2 巨噬细胞在类风湿关节炎中的促炎反应；FcγR - TLR2 信号串扰可协同调节小鼠巨噬细胞中细胞因子 IL - 6 的产生；而抑制性的 FcγRIIb 受刺激时，却会抑制树突状细胞中 TLR4 的反应。这些现象表明受体信号串扰普遍存在，可其背后的作用机制却一直模糊不清，像一团迷雾笼罩着科研人员。
为了拨开这团迷雾，来自美国印第安纳大学（Department of Chemistry, Indiana University）的研究人员展开了深入探究。他们聚焦于 FcγRs 和 TLR4 在巨噬细胞中的空间组织，以及它们的相互作用如何协同调节促炎反应这一关键问题。经过一系列严谨的实验研究，他们发现了令人惊喜的成果，相关研究论文发表在《Scientific Reports》上，为该领域的发展带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中运用了多种先进技术。在细胞培养方面，选用 RAW264.7 巨噬细胞，并对其进行特定处理。在受体成像技术上，运用超分辨率直接随机光学重建显微镜（dSTORM），这一技术就像给研究人员提供了一双 “纳米级的慧眼”，能够清晰地观察到单个 TLR4 和 FcγR 受体的定位情况。同时，使用拓扑模式分析工具（ToMATo）对受体纳米簇进行量化分析，精准地揭示出纳米簇的特征和相互作用。此外，通过 ELISA 实验来测定细胞因子肿瘤坏死因子（TNF - α）的分泌水平，从分子层面深入探究免疫反应的变化。
下面来具体看看研究的主要结果。
- 配体功能化脂质双分子层的功能化和表征：研究人员利用配体功能化的平面脂质双分子层来激活巨噬细胞，通过这种方式可以精确控制配体的结合密度。其中，脂多糖（LPS）用于激活 TLR4，免疫球蛋白 G（IgG）用于激活 FcγRs。经过一系列实验操作，成功制备出不同配体组合的脂质双分子层，并对其进行了全面表征，确定了配体密度和脂质、LPS 的扩散系数，为后续实验的顺利开展奠定了坚实基础。
- TLR4 和 FcγR 的共激活增强细胞促炎反应：研究人员以 RAW264.7 细胞为研究对象，观察核因子 κ 轻链增强子结合蛋白（NF - κB）的亚基 RelA - EGFP 从细胞质向细胞核的转位情况，以此作为 NF - κB 激活的标志。实验结果显示，与单独激活 TLR4 或 FcγR 相比，二者共激活时 RelA - EGFP 转位更快且更显著。同时，通过 ELISA 测定发现，共激活条件下细胞分泌的 TNF - α 水平也显著升高，这充分证实了 TLR4 和 FcγR 的共激活能协同增强炎症细胞因子的分泌。
- TLR4 和 FcγR 共激活增强 pY 信号：为了探究受体激活早期的近端信号变化，研究人员对磷酸酪氨酸（pY）水平进行了量化分析。实验结果表明，与在裸玻璃上培养的细胞相比，在配体修饰的脂质双分子层上刺激的细胞 pY 水平显著升高。而且，在 LPS + IgG 双分子层上刺激的细胞，无论是在细胞水平还是单个受体水平，pY 强度都最高。这说明 TLR4 和 FcγR 共激活引发的协同信号从受体结合一直延伸到下游细胞因子的产生。
- TLR4 和 FcγR 共激活对受体纳米簇的协同效应：借助 dSTORM 技术，研究人员发现配体刺激后，TLR4 和 FcγR 会形成纳米级别的簇。进一步分析发现，共激活时 TLR4 纳米簇的大小和数量都有所增加，而激活的 ITAM - FcγRs（以 pSyk 为标记）纳米簇在数量和大小上变化不明显。同时，共激活使 TLR4 和 ITAM - FcγR 纳米簇之间的距离缩短，空间重叠部分增多。这表明共激活促进了受体纳米簇的空间重叠，而这种重叠可能是信号串扰增强的关键因素。
在研究结论与讨论部分，研究人员发现，TLR4 和 FcγR 的共激活显著增强了 NF - κB 的激活和 TNF - α 的分泌，这一结果比单独激活任一受体都更为明显。超分辨率成像显示，二者不仅能形成离散的纳米簇，共激活还会使纳米簇变大且重叠区域增多。这一机制与之前研究的其他先天免疫受体对（如 TLR2/FcγR 和 TLR2/Dectin - 1）类似，都表明受体簇的增大和空间接近能够促进酪氨酸磷酸化，放大协同炎症信号。
此外，该研究还挑战了以往认为 FcγR 和 TLR4 通过形成异二聚体来介导协同效应的假设。研究人员提供的直接证据表明，虽然二者可能在纳米簇重叠区域形成异二聚体，但纳米簇本身才是主要的信号传导单元，它们促进了受体之间的相互作用和信号串扰。
总的来说，这项研究明确了空间组织在增强受体串扰中的关键作用，受体纳米簇作为免疫信号放大的平台，通过增加细胞因子的产生和分泌，使免疫反应更加有效。这一成果为深入理解免疫反应机制提供了重要依据，也为相关疾病的治疗和药物研发开辟了新的思路，具有十分重要的科学意义和潜在的临床应用价值。
