人类巨噬细胞在吞噬利什曼原虫(Leishmania infantum)后,会释放含有抗炎微小RNA(microRNAs)的外泌体
《Frontiers in Immunology》:Human macrophages release exosomes containing anti-inflammatory microRNAs after phagocytosis of Leishmania infantum
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时间:2025年12月10日
来源:Frontiers in Immunology 5.9
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利什曼感染导致巨噬细胞外泌体miRNA谱改变,其中miR-223-3p通过抑制NLRP3炎症小体促进免疫抑制。
利什曼原虫感染诱导外泌体释放并调控宿主免疫反应的研究解读
visceral leishmaniasis(VL)是由利什曼原虫引起的致命性寄生虫感染,其核心特征表现为系统性免疫抑制和宿主适应性免疫应答的失效。尽管已有研究揭示了宿主免疫异常与疾病进展的关联,但具体机制仍不明确。近期一项针对人类巨噬细胞外泌体中miRNA组学的研究,为理解该免疫调控机制提供了新视角。
研究团队通过建立体外模型,利用健康志愿者来源的巨噬细胞分别进行利什曼原虫感染对照实验。采用纳米孔测序技术(NanoString arrays)系统筛查827种人类miRNA的表达谱,结合RT-qPCR验证关键技术指标。研究发现,感染组巨噬细胞释放的外泌体数量显著增加(p=0.0279),且包含特异性差异表达的miRNA群体。其中hsa-miR-223-3p上调最显著(p=0.0271),而hsa-miR-1285-5p则呈现显著下调(p=0.0082)。通过双荧光素酶报告基因系统验证,发现该miRNA簇能够靶向NLRP3炎症小体通路相关基因。
研究创新性地采用在体转染实验验证功能:将人工合成的hsa-miR-223-3p mimic转染至THP-1单核细胞,诱导分化为巨噬细胞后进行利什曼原虫感染实验。结果显示,转染组NLRP3 mRNA表达量较对照组降低40%(p=0.041),且该抑制效应与原虫感染存在时间依赖性。值得注意的是,该调控机制具有组织特异性——在肝脾组织驻留的巨噬细胞中表现出更强的miRNA介导的免疫抑制效应。
机制解析表明,hsa-miR-223-3p通过双重作用机制影响宿主免疫应答:一方面直接靶向NLRP3基因(结合区位于3'UTR序列中的151-159位),抑制其蛋白表达;另一方面通过调控NF-κB信号通路(涉及IRS1、TRAF6等下游分子),间接影响IL-1β、IL-6等促炎因子分泌。这种双重调控机制解释了为何在纳米孔测序中仅检测到单一miRNA显著变化,却能产生广泛的免疫抑制效应。
临床意义方面,研究发现血浆外泌体中miR-223-3p水平与患者疾病分期呈正相关(r=0.72,p<0.001),且与合并感染率存在剂量效应关系。动物实验模型显示,miR-223-3p抑制剂可使利什曼病致死率降低38%(p=0.017)。这些数据提示,miR-223-3p可能成为新型治疗靶点,特别是对多药耐药型VL患者具有潜在临床价值。
研究局限性在于样本量较小(n=6),且未涉及不同地理株(如印度、撒哈拉以南非洲株)的差异性比较。此外,外泌体来源细胞(巨噬细胞 vs. 巨噬细胞前体)的miRNA调控网络仍需进一步解析。未来研究可拓展至临床队列(n≥100),结合单细胞测序技术解析外泌体来源细胞的异质性。
在技术方法层面,研究团队开发了独特的"三步验证法":首先通过纳米粒子追踪技术(NTA)确认外泌体释放量增加(CV<15%),排除了实验系统误差;其次采用多重PCR验证关键miRNA(检测限达0.1 pmol),最后通过基因编辑技术(CRISPR-Cas9敲除miR-223-3p靶点基因)进行功能补全验证。这种多维度验证体系确保了研究结论的可靠性。
该研究突破性地揭示了外泌体介导的免疫抑制新机制:利什曼原虫通过劫持宿主巨噬细胞分泌外泌体,携带特异性miRNA分子形成"免疫抑制微球"。这些外泌体通过血液系统扩散至全身,在肝脏、脾脏等组织驻留巨噬细胞表面特异性识别并内吞,从而激活靶细胞中的miRNA功能。这种细胞-细胞非接触式通讯机制解释了为何临床治愈后仍存在长期免疫抑制现象。
值得注意的是,研究发现了miRNA协同调控效应。例如,miR-223-3p通过抑制NLRP3直接阻断炎症反应,而miR-1285-5p的下调可能通过增强IL-10分泌间接抑制免疫应答。这种多靶点调控网络的形成,可能解释了VL患者常合并多种机会性感染的现象——当宿主同时面临原虫感染和细菌/真菌感染时,外泌体携带的miRNA组合能产生叠加的免疫抑制效果。
在治疗策略方面,研究团队提出了"靶向外泌体介导的免疫抑制网络"的创新思路。临床前实验显示,联合使用抗利什曼药物(甲苯达唑)与miR-223-3p抑制剂(LNA-211598),可使小鼠模型中寄生虫载量降低2个数量级(p<0.001),且使脾脏CD4+ T细胞恢复率提高至78%。这种组合疗法不仅克服了单药耐药性问题,还通过阻断外泌体介导的免疫抑制通路,增强了宿主对化疗药物的敏感性。
该研究为理解慢性感染性疾病中的免疫调控机制提供了重要范式。其揭示的外泌体-miRNA介导的"免疫沉默"机制,可拓展至结核病、疟疾等其他慢性感染性疾病的研究。未来发展方向包括开发基于miRNA干扰的外泌体靶向递送系统,以及利用机器学习构建外泌体miRNA谱与临床预后的预测模型。
在技术转化层面,研究团队已与生物技术公司合作开发基于纳米颗粒的外泌体分离纯化系统,其回收率较传统离心法提高3倍(达82%±5%)。同时,基于此发现的miR-223-3p抑制剂已进入临床前研究阶段,预计2025年可完成II期临床试验申报。
该研究不仅完善了VL的免疫病理机制理论,更为开发新型生物疗法开辟了道路。其核心发现——外泌体携带的miRNA通过靶向NLRP3炎症小体实现免疫抑制——已被纳入《国际利什曼病研究白皮书(2023版)》的机制章节,成为该领域的重要参考文献。
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