HMGN2基因的缺失通过促进H3组蛋白修饰介导的CD14/iNOS表达，增强了巨噬细胞的抗菌活性

《Frontiers in Immunology》：Deficiency of HMGN2 enhances antibacterial activity of macrophages by promoting H3 histone modification-mediated CD14/iNOS expression

HMGN2抑制巨噬细胞抗菌功能，其缺失通过表观遗传调控增强CD14表达和MAPK通路激活，提升NO产量及细菌清除能力。研究利用CRISPR-Cas9构建HMGN2敲除细胞株，发现其促进细菌杀伤和吞噬功能，机制涉及CD14基因启动子区H3K4me3、H3K9ac、H3K27ac修饰增强及MAPK信号通路激活。动物模型验证HMGN2缺失显著降低体内细菌载量。摘要结束。

　　HMGN2，即高迁移率族核小体结合结构域2蛋白，是一种广泛存在于真核细胞核内的染色质结构蛋白。该蛋白在多种生理和病理反应中扮演着重要角色，尤其是在免疫应答过程中。本研究通过实验方法，揭示了HMGN2在巨噬细胞抗菌过程中的作用机制，并探讨了其潜在的治疗价值。随着对免疫系统深入研究的推进，越来越多的证据表明，HMGN2不仅在细胞的染色质结构调控中发挥关键作用，还通过影响表观遗传修饰来调节基因表达，从而在宿主防御机制中占据重要地位。

在细菌感染的情况下，巨噬细胞作为主要的免疫效应细胞，承担着吞噬和杀灭病原体的双重功能。本研究发现，当巨噬细胞受到微生物刺激后，HMGN2的表达水平会发生显著变化。具体而言，当使用脂多糖（LPS）刺激RAW264.7巨噬细胞时，48小时和72小时后，HMGN2的表达量明显下降。然而，短期LPS刺激（如24小时）反而会促进HMGN2的mRNA表达。这种动态变化表明，HMGN2的表达调控机制可能较为复杂，受多种因素影响。基于此，研究者通过CRISPR-Cas9技术构建了HMGN2敲除的RAW264.7细胞系，并验证了其在巨噬细胞抗菌能力上的影响。

实验结果显示，HMGN2敲除显著增强了巨噬细胞的吞噬和杀灭细菌的能力。这不仅体现在对不同种类细菌（如大肠杆菌、肺炎克雷伯菌和尿路大肠杆菌）的清除效果上，也表现在巨噬细胞对细菌的摄取效率提升。进一步的机制研究发现，CD14的表达在HMGN2敲除的巨噬细胞中被显著上调。CD14是一种重要的模式识别受体，参与LPS的识别和信号传导，从而激活下游的免疫反应。研究发现，HMGN2的缺失能够促进CD14基因启动子区域的组蛋白修饰，包括H3K4me3、H3K9ac和H3K27ac的水平升高，从而增强了CD14的转录活性。这一过程可能通过促进转录因子CREB在CD14启动子区域的富集，进而增强基因表达。

此外，CD14的上调不仅促进了巨噬细胞的吞噬能力，还通过激活MAPK信号通路增强了一氧化氮（NO）的产生。NO是一种重要的抗菌效应分子，能够通过自由基毒性直接杀灭病原体。实验中通过抑制剂处理验证了MAPK通路在HMGN2调控iNOS表达中的关键作用，表明HMGN2的缺失导致iNOS表达显著增加，进而提升了NO的生成水平。这说明HMGN2在调节巨噬细胞的抗菌功能方面具有双重作用：一方面通过调控CD14的表达，增强其吞噬能力；另一方面通过影响iNOS的表达，促进NO的产生，从而提升巨噬细胞的抗菌效果。

在体内实验中，研究者构建了HMGN2敲除的小鼠模型，并验证了其在细菌感染中的清除能力。结果显示，HMGN2敲除小鼠在感染后24小时，腹腔、肺部、肝脏和脾脏中存活的细菌数量明显减少，表明HMGN2的缺失在体内同样能够增强宿主对细菌的清除能力。同时，体内实验还发现，HMGN2敲除小鼠的血清中CD14和NO的水平显著升高，进一步支持了HMGN2在调节这些关键抗菌因子表达中的作用。

研究还探讨了HMGN2在不同感染阶段的动态表达变化。例如，在肺上皮细胞和结核分枝杆菌感染过程中，HMGN2的表达水平会随时间变化而波动。在本研究中，LPS刺激后的巨噬细胞中，HMGN2的表达在24小时后升高，但在48小时和72小时后下降。这可能反映了HMGN2在不同阶段对免疫应答的调控策略，例如在早期感染中可能促进炎症因子的产生，而在晚期则可能通过抑制某些信号通路来防止过度的炎症反应。这种动态调控机制对于理解巨噬细胞如何适应不同的免疫微环境具有重要意义。

此外，研究还指出，HMGN2的表达可能受到多种调控因子的影响，其中微小RNA（miRNA）是最常见的调控方式之一。例如，miR-23a已被证实能够靶向抑制HMGN2的表达。然而，目前的研究主要集中在HMGN2对细胞表型的影响，而其在染色质层面如何改变免疫相关基因的表达机制尚不明确。本研究首次揭示了HMGN2在感染状态下通过改变组蛋白修饰，从而重新编程巨噬细胞的免疫基因表达，这为理解巨噬细胞的免疫应答提供了新的视角。

CD14作为巨噬细胞的重要受体，在细菌识别和信号传导中发挥核心作用。本研究发现，HMGN2的缺失不仅提升了CD14的表达水平，还通过增强其与LPS的相互作用，进一步激活了MAPK信号通路，从而促进了NO的生成。这一发现表明，HMGN2可能通过抑制CD14的表达来减弱巨噬细胞的抗菌能力，而其缺失则可能打破这种抑制机制，使得CD14能够更有效地发挥其功能。

在临床应用方面，本研究提出，HMGN2及其下游分子可能成为新型的感染诊断和治疗靶点。例如，针对HMGN2的抑制剂或基因编辑技术，可以用于增强先天免疫，从而提高宿主对感染的抵抗力。此外，HMGN2可能在疫苗佐剂优化和炎症风暴调控中发挥重要作用。然而，目前的研究仍存在一定的局限性，例如未使用其他靶向不同位点的敲除细胞系进行重复验证，也没有进行基因拯救实验以进一步确认HMGN2的作用机制。

总体而言，本研究不仅揭示了HMGN2在巨噬细胞抗菌过程中的关键作用，还为未来免疫相关疾病的治疗提供了新的思路。通过调控HMGN2的表达，可能可以增强巨噬细胞的抗菌能力，从而有效应对多种感染性疾病。同时，这一发现也进一步加深了我们对巨噬细胞如何通过表观遗传机制适应不同免疫环境的理解，为免疫学研究和临床治疗提供了重要的理论基础和实践依据。