GPNMB：抑制细胞自噬，为胞内细菌 “保驾护航” 的关键蛋白

为探究细菌感染时自噬体 - 溶酶体融合机制，研究人员聚焦 GPNMB，发现其抑制自噬，或成抗菌新靶点。

　　

在微观的细胞世界里，细菌与人体免疫系统时刻都在上演着一场激烈的 “战争”。胞内细菌病原体十分狡猾，它们能躲避免疫系统的监视，偷偷藏在宿主细胞内疯狂繁殖，引发各种疾病，对公众健康构成了严重威胁。巨噬细胞作为免疫系统的 “卫士”，会启动多种免疫反应来对抗入侵的病原体，其中细胞自噬（xenophagy）是巨噬细胞抑制胞内病原体存活的重要机制。在细胞自噬过程中，自噬体就像一个 “包裹”，会将胞内细菌包裹起来，然后运送到溶酶体进行降解。

然而，目前关于细菌感染时自噬体 - 溶酶体融合的机制还未完全明确。同时，虽然可溶性 N - 乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体（SNARE）复合物在自噬体与晚期内体 / 溶酶体融合过程中起着关键调控作用，但细菌感染时负责自噬体成熟的具体 SNARE 复合物仍不清楚，调控 SNARE 复合物组装的精确机制也有待进一步探索。

麻风病是一种由麻风分枝杆菌（M. leprae）引起的疾病，它为研究宿主防御机制与细菌感染之间的相互作用提供了理想模型。此前研究发现，麻风病患者的免疫反应与临床症状相关，且患者巨噬细胞中存在含 M. leprae 的双膜空泡，提示细胞自噬可能参与了对这种疾病的免疫调节反应。但 M. leprae 究竟是如何通过破坏细胞自噬来逃避宿主杀伤的，这一问题还未得到解答。

基于这些疑问，山东第一医科大学附属皮肤病医院、山东省皮肤病性病防治研究所等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Cellular & Molecular Immunology》杂志上，为我们揭示了一个全新的机制，有望为对抗胞内细菌感染开辟新的道路。

研究人员在此次研究中，主要运用了细胞实验、动物实验以及多种分子生物学技术。细胞实验方面，使用了人源巨噬细胞系 THP - 1 细胞和人外周血单核细胞来源的巨噬细胞（MDMs） ，通过转染 siRNA 或质粒来调控基因表达。动物实验则选用了 Gpnmb^fl/fl和 Gpnmb^fl/flLyz2 - Cre 小鼠，构建了体内感染模型。分子生物学技术上，运用了免疫共沉淀（Co - IP）、免疫印迹分析、定量实时荧光定量 PCR（qPCR）、酶联免疫吸附测定（ELISA）等，用于检测蛋白 - 蛋白相互作用、蛋白表达水平、基因表达水平以及细胞因子浓度等。样本队列来源于山东皮肤病医院招募的 15 例麻风病患者和 10 例健康对照。

研究结果

1. GPNMB 过表达与 L - Lep 患者免疫状态的关系：研究人员通过对麻风病患者的研究发现，GPNMB（糖蛋白非转移性黑色素瘤蛋白 B）在瘤型麻风（L - Lep）患者的巨噬细胞中高表达。单 - 细胞 RNA 测序、基因芯片数据分析以及免疫组化结果都显示，L - Lep 患者皮肤中 GPNMB 的 mRNA 和蛋白水平均显著高于结核样型麻风（T - Lep）患者，且 L - Lep 患者血清中 GPNMB 细胞外结构域（ECD）浓度也更高。进一步研究发现，GPNMB 抑制了细菌感染时促炎细胞因子的产生，这表明它与 L - Lep 患者的弱免疫状态密切相关。

2. GPNMB 对体内细菌增殖的影响：在细胞实验中，敲低 GPNMB 表达后，M. leprae、海分枝杆菌（M. marinum）、鼠伤寒沙门氏菌（S. typhimurium）和单核细胞增生李斯特菌（L. monocytogenes）在巨噬细胞内的存活率明显降低。在动物实验中，给 Gpnmb^fl/fl和 Gpnmb^fl/flLyz2 - Cre 小鼠注射 M. marinum 后发现，Gpnmb^fl/fl小鼠的尾巴病变更严重，体内细菌载量更高，且感染后产生的促炎细胞因子更少，抗炎细胞因子更多。这一系列实验表明，GPNMB 在体内抑制了抗菌免疫反应，对维持细菌增殖起着重要作用。

3. GPNMB 对细胞自噬通量的影响：研究人员发现 GPNMB 并不影响巨噬细胞的吞噬作用，但它会干扰细胞自噬。免疫荧光实验显示，M. leprae 或 M. marinum 感染后，GPNMB 会与 LC3 或 p62 共定位，表明其参与了细菌介导的细胞自噬。通过对自噬相关蛋白的检测发现，GPNMB 敲除后，细胞内 p62 和 LC3 - II 水平降低，自噬通量受损。此外，无论是选择性自噬还是非选择性自噬，GPNMB 都能阻断自噬通量。

4. GPNMB 对自噬体与溶酶体融合的影响：进一步研究发现，GPNMB 会阻断自噬体与溶酶体的融合。它不影响自噬体的形成，但会抑制 M. leprae 的 LC3⁺空泡与溶酶体标记蛋白 LAMP1 的融合。通过转染 GFP - mCherry - LC3 表达质粒并诱导自噬，发现 GPNMB 过表达会破坏自噬体的成熟。这表明 GPNMB 主要通过阻断自噬体与溶酶体的融合，进而影响细胞自噬过程。

5. GPNMB 影响自噬体成熟的机制：研究人员通过免疫共沉淀实验发现，GPNMB 会与自噬体上的 STX17（ syntaxin 17）特异性结合，且这种结合在细菌感染时会增强。GPNMB 与 STX17 结合后，会抑制 STX17 与 SNAP29（ synaptosome associated protein 29）的相互作用，从而破坏 STX17 - SNAP29 - VAMP8 SNARE 复合物的组装。此外，GPNMB 与 STX17 结合还会促进自身在 N296 位点的去糖基化，进而促进 SNAP29 的降解，最终抑制自噬体的成熟。

研究结论与意义

综合以上研究结果，研究人员揭示了 GPNMB 在宿主抗胞内细菌感染防御中的负调控作用。细菌感染时，GPNMB 通过与 STX17 相互作用被招募到自噬体，破坏 STX17 - SNAP29 - VAMP8 SNARE 复合物的组装，阻断自噬体与溶酶体的融合，从而抑制细胞自噬通量，促进细菌在巨噬细胞内的存活和增殖。

这一研究成果意义重大，它不仅揭示了 GPNMB 在胞内细菌感染中的全新作用机制，还表明 GPNMB 有望成为增强宿主抗胞内细菌感染免疫的潜在治疗靶点，为治疗慢性感染性疾病提供了新的方向。同时，该研究也为深入理解细胞自噬与细菌感染之间的关系提供了重要依据，为后续相关研究奠定了坚实基础。未来，针对 GPNMB 的研究可能会开发出新型抗菌药物，为攻克胞内细菌感染性疾病带来新的希望。