重大发现！吞噬黏附环（PARs）介导表面结合颗粒吞噬作用，改写免疫防御认知

巨噬细胞如何吞噬表面结合颗粒一直是未解之谜。研究人员开展 “吞噬黏附环介导表面结合颗粒的吞噬作用” 研究，发现巨噬细胞形成 PARs，其整合素张力对吞噬效率至关重要。这揭示了新吞噬机制，有助于理解巨噬细胞免疫防御功能。

　　在微观的细胞世界里，巨噬细胞作为免疫防御的 “卫士”，承担着吞噬病原体等颗粒的重要任务。然而，当这些颗粒紧紧黏附在宿主组织表面时，巨噬细胞该如何应对，一直是困扰科学家们的难题。毕竟，许多病原体如致病性大肠杆菌、白色念珠菌，以及空气中的 PM_2.5等，都会牢固地附着在宿主组织上，对人体健康构成威胁。若无法清楚了解巨噬细胞吞噬表面结合颗粒的机制，就难以深入掌握免疫防御的过程，也不利于相关疾病防治策略的开发。

为了攻克这一难题，美国辛辛那提大学医学院 Hoxworth 中心等机构的研究人员展开了深入研究。他们发现，巨噬细胞并非直接结合表面结合颗粒，而是形成一种独特的 β₂整合素介导的黏附结构 —— 吞噬黏附环（PARs）。这一发现意义重大，它揭示了一种全新的吞噬机制，为理解巨噬细胞在免疫防御和体内平衡中的功能提供了关键线索，相关研究成果发表在《Nature Communications》上。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们借助细胞力传感器、力调制器来探究细胞受力情况；利用表面功能化技术处理实验材料；通过免疫染色、共聚焦显微镜和全内反射荧光（TIRF）显微镜技术，观察细胞亚结构和生物力学过程。此外，研究使用了多种细胞系和原代细胞作为样本，包括人源和小鼠的巨噬细胞系、人源和鱼源的原代巨噬细胞等。

研究结果如下：

• 整合素配体增强吞噬效率：研究人员发现，在底物上存在纤连蛋白或胶原蛋白时，巨噬细胞对表面结合颗粒的吞噬效率显著提高。他们通过量化聚苯乙烯微珠和大肠杆菌在不同底物上的吞噬效率，发现无论微珠是否被调理素化或钝化，在纤连蛋白或胶原蛋白表面的吞噬效率均高于聚 - L - 赖氨酸（PLL）表面。这表明整合素配体在增强吞噬效率方面发挥着重要作用。
• 可视化整合素张力：采用力传感平台监测吞噬过程，研究人员发现巨噬细胞在吞噬表面结合颗粒时，会在底物上产生围绕颗粒的整合素张力，且该张力产生于细胞 - 底物界面而非细胞 - 颗粒界面。进一步研究证实，整合素 β₂被招募到 PARs 中，且 PARs 包含多种关键蛋白，如桩蛋白（talin）、纽蛋白（vinculin）、F - 肌动蛋白、Arp3、磷酸化粘着斑激酶（pFAK）和 Rab5 等。这些蛋白的存在暗示了 PARs 在吞噬过程中的复杂功能。
• PARs 的普遍形成：研究表明，PARs 在所有测试的巨噬细胞（人源单核细胞衍生的巨噬细胞、人 THP-1 巨噬细胞、小鼠 RAW 巨噬细胞和鱼源原代巨噬细胞）中均能形成，且在不同弹性底物上也能形成并产生整合素张力。这说明 PARs 的形成具有普遍性，不受细胞种类和底物弹性的限制。
• 整合素张力的作用：使用张力计系链（TGT）限制整合素张力，研究发现 PAR 形成对整合素张力要求不高，但整合素张力对 PAR 介导的吞噬作用至关重要。抑制整合素张力会显著降低吞噬效率，这表明整合素张力在吞噬过程中起到关键作用。
• 整合素张力的来源：通过药物干预实验，研究人员发现 PARs 中的整合素张力主要由 Arp2/3 介导的 F - 肌动蛋白聚合产生，而非肌球蛋白 II。抑制 Arp2/3 复合体活性会显著降低 PARs 中的力信号和吞噬效率，而抑制肌球蛋白 II 对 PARs 的影响较小。
• F - 肌动蛋白的作用：实时成像观察发现，F - 肌动蛋白波可定位表面结合颗粒，收缩的 F - 肌动蛋白环可使表面结合颗粒脱离。F - 肌动蛋白环的收缩与颗粒脱离高度相关，且颗粒结合越强，PARs 中的整合素张力信号越强。这进一步证实了 F - 肌动蛋白在吞噬过程中的重要作用。

研究结论和讨论部分指出，巨噬细胞通过形成 PARs 介导表面结合颗粒的吞噬作用，这一过程依赖于 Arp2/3 介导的 F - 肌动蛋白聚合和整合素张力。与传统受体介导的吞噬作用不同，PAR 介导的吞噬作用不需要细胞与颗粒直接结合或颗粒上存在吞噬配体。这一发现为理解巨噬细胞的免疫防御功能提供了新视角，有助于深入研究免疫相关疾病的发病机制，为开发新型治疗策略提供理论依据。同时，该研究也为细胞生物学领域对吞噬作用的研究开辟了新方向，有望推动相关领域的进一步发展。