B细胞诱导型调节性T细胞通过调控KLF4/NF-κB通路抑制巨噬细胞M1极化的机制研究

【字体: 时间:2025年10月12日 来源:Scientific Reports 3.9

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  本研究针对过度炎症反应中M1型巨噬细胞异常活化这一关键问题,系统探讨了B细胞诱导的CD4+Foxp3-调节性T细胞(Treg-of-B cells)对骨髓源性巨噬细胞(BMDMs)极化的调控作用。研究发现Treg-of-B细胞通过细胞接触与Th2细胞因子(IL-10/IL-4/IL-13)双重机制,诱导巨噬细胞产生中间表型,显著抑制LPS/IFN-γ诱导的M1标志物(Nos2/TNF-α/CD86)表达和炎症因子释放,并揭示该调控涉及IKBα积累和KLF4表达抑制的分子通路。该成果为炎症性疾病细胞治疗提供了新型策略。

  
在免疫学研究领域,炎症反应的精确调控始终是科学家们关注的焦点。当机体遭遇感染或损伤时,巨噬细胞作为先天免疫的重要防线,会迅速激活并分化成不同功能亚型。其中,经典激活的M1型巨噬细胞通过产生肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和一氧化氮合酶(iNOS)等炎症介质,有效清除病原体;然而,当M1型巨噬细胞过度活化时,则会引发"细胞因子风暴",导致组织损伤和多种炎症性疾病,如炎症性肠病(IBD)、关节炎和代谢性疾病。目前,虽然已有非甾体抗炎药(NSAIDs)和糖皮质激素等传统治疗方法,但其长期使用往往伴随显著副作用,因此开发新型免疫调节策略迫在眉睫。
调节性T细胞(Treg)作为免疫系统的"刹车",在维持免疫平衡中发挥着关键作用。特别引人注目的是,台湾大学研究团队此前发现B细胞能够诱导产生一种特殊的CD4+Foxp3-T细胞亚群(称为Treg-of-B细胞),这类细胞虽不表达传统Treg的关键转录因子Foxp3,却高表达CTLA-4、LAG-3、ICOS等抑制性分子,并在胶原诱导性关节炎和痛风模型中展现出显著的抗炎能力。那么,这种新型调节性T细胞是否能够调控巨噬细胞的极化状态?其作用机制又如何?这些科学问题促使研究人员开展了深入探索。
为了回答这些问题,研究团队建立了一套精细的实验体系。他们首先从BALB/c小鼠骨髓中分离细胞,通过巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)诱导分化为骨髓源性巨噬细胞(BMDMs),纯度超过90%。同时,通过磁珠分选技术获得CD4+CD25-初始T细胞和B220+B细胞,在抗CD3/抗CD28抗体刺激下共培养3天,经Ficoll密度梯度离心去除死细胞和B细胞后,获得Treg-of-B细胞。通过流式细胞术确认,这些细胞高表达CD25但缺乏Foxp3,且表面富集ICOS、OX40、PD-1等调节性标志物。
在关键技术方法方面,研究主要采用:(1)细胞共培养体系评估Treg-of-B细胞对巨噬细胞极化的影响;(2)Transwell实验区分细胞接触与可溶性因子的作用;(3)细胞因子中和抗体明确IL-10、IL-4、IL-13的具体贡献;(4)实时定量PCR(qPCR)和蛋白质印迹(Western blot)分析基因和蛋白表达;(5)酶联免疫吸附测定(ELISA)和格里斯试剂法检测炎症因子和亚硝酸盐水平;(6)[3H]-胸苷掺入实验验证免疫抑制功能。所有动物实验均遵循台湾大学动物伦理委员会规范(许可证20210137)。
Treg-of-B细胞诱导巨噬细胞产生中间表型
当研究人员将Treg-of-B细胞与未极化(M0样)巨噬细胞共培养时,发现了一个有趣现象:巨噬细胞同时表达M2相关基因(Arg1、Retnla、Mrc1、Egr2)和部分M1标志物(Nos2、Cxcl9),呈现出独特的中间表型。这一发现打破了传统M1/M2二分类的认知,提示巨噬细胞极化实际上是一个连续谱系,而Treg-of-B细胞可能通过精细调控使巨噬细胞处于一种"适度活化"状态,既保留一定的抗菌能力,又避免过度炎症反应。
Treg-of-B细胞下调M1样巨噬细胞表型
在LPS/IFN-γ诱导的M1样巨噬细胞模型中,Treg-of-B细胞展现出强大的抗炎能力。它们剂量依赖性地抑制M1相关基因(Nos2、Tnfa、Cd86、Cxcl9)的表达,同时减少TNF-α、IL-6和亚硝酸盐的产生。值得注意的是,虽然Treg-of-B细胞能够上调部分M2标志物,但并未将巨噬细胞完全转化为M2表型,这种"部分逆转"的特性可能更有利于炎症环境的动态平衡。
Treg-of-B细胞增强抗炎细胞因子产生
机制探索发现,Treg-of-B细胞基础状态下即分泌较高水平的IL-10、IL-4和IL-13,与巨噬细胞共培养后,这些Th2细胞因子的产生进一步显著增强。尤为重要的是,这种上调是双向的——巨噬细胞自身的抗炎细胞因子表达也同步增加,形成了一种正反馈调节环路。这提示细胞间的"对话"是Treg-of-B细胞发挥功能的重要基础。
细胞接触与可溶性因子共同介导调控
通过条件培养基和Transwell实验,研究团队揭示了Treg-of-B细胞的作用机制具有双重性:一方面,细胞直接接触是抑制M1极化的主要方式;另一方面,这种接触还能诱导可溶性因子(特别是Th2细胞因子)的释放,间接发挥调节作用。当使用Transwell将两种细胞物理分隔时,抑制作用明显减弱,但若在Transwell上室同时培养Treg-of-B细胞和巨噬细胞,则仍能保留部分抑制效果,证明细胞接触触发的旁分泌信号也参与其中。
Th2细胞因子的关键作用
中和抗体实验进一步明确了不同细胞因子的贡献:IL-4主要负责抑制亚硝酸盐产生,IL-10和IL-13则协同调控TNF-α水平,而IL-6的抑制需要IL-10和IL-4的共同参与。这种"分工合作"的模式解释了为何单一细胞因子中和不能完全逆转Treg-of-B细胞的效应,也凸显了多靶点治疗策略的优势。
NF-κB通路和KLF4表达的抑制
在分子机制层面,研究显示Treg-of-B细胞能够阻止IκBα的降解,从而抑制NF-κB信号通路的活化。同时,它们还剂量依赖性地降低Krüppel样因子4(KLF4)的RNA表达——这是一个已知能与NF-κB成员p65协同激活Nos2转录的因子。这些发现为理解Treg-of-B细胞的抗炎作用提供了更深层的解释。
这项发表于《Scientific Reports》的研究系统阐明了Treg-of-B细胞调控巨噬细胞极化的新机制,不仅拓展了我们对免疫细胞间相互作用的认识,也为炎症性疾病的治疗提供了新思路。与传统Treg细胞不同,Treg-of-B细胞通过诱导中间表型巨噬细胞,在抑制过度炎症的同时保留部分免疫功能,这种"平衡调节"可能更适合慢性炎症性疾病的治疗需求。此外,该研究揭示的KLF4/NF-κB调控轴也为开发新的药物靶点提供了理论依据。
尽管目前研究仍局限于小鼠模型,且人类中是否存在类似细胞亚群尚待证实,但Treg-of-B细胞的高产率(文献报道可达70-80%)和多重免疫调节功能使其成为细胞治疗的理想候选。随着对特定免疫调节因子的进一步鉴定和临床前研究的深入,这种新型调节性T细胞有望为类风湿关节炎、炎症性肠病等难治性免疫疾病带来新的治疗希望。
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