综述:机械激活离子通道在自身免疫性疾病中的新兴作用

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Autoimmunity Reviews 9.2

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  这篇综述聚焦机械激活(MA)离子通道在自身免疫性疾病中的作用。MA 离子通道可将机械信号转为电化学信号,影响免疫细胞功能。文中探讨其在疾病中的机制、相关治疗策略,为理解自身免疫病发病机制和开发新疗法提供思路。

  

机械激活离子通道在自身免疫性疾病中的新兴作用


引言


机械生物学为免疫过程研究提供了新视角,尤其在自身免疫领域。过去研究多关注可溶性介质、抗原特异性受体和细胞因子驱动的级联反应,如今人们逐渐认识到,微环境中的物理力,如剪切应力、组织硬度和细胞膜张力等,对免疫细胞功能同样至关重要。机械激活(MA)离子通道处于这一机械生物学范式的核心,它能将机械信号转化为电化学信号,进而重塑细胞内通路、重新编程基因表达并改变细胞命运,对 T 淋巴细胞、B 细胞和组织驻留巨噬细胞等关键免疫细胞亚群产生影响,可能推动或调节自身免疫过程。

自身免疫性疾病在全球范围内负担沉重,影响多个器官系统,引发严重的发病率。当前治疗方案虽能减少疾病发作,但难以实现永久缓解,还可能伴有副作用或免疫控制不完全的问题,因此急需新的机制见解和治疗靶点。传统上,自身免疫病的发病机制常用遗传易感性和分子模拟模型解释,然而近期证据表明,机械应力和组织架构改变在免疫失调和疾病进展中也发挥着交互作用。例如,纤维化重塑、慢性炎症性水肿以及细胞在紧张微环境中的动态迁移,都可能持续提供机械刺激,放大局部免疫失调。

在这种背景下,MA 离子通道成为理解自身免疫病发病机制的新维度。它是生物力学力与免疫机制之间的直接通道,能将机械信号转化为细胞内钙通量或膜电位变化,进而控制免疫细胞的激活阈值、迁移能力和炎症介质的产生。研究发现,免疫细胞受到的拉伸或剪切力可能促使机械敏感通道开启,引发与细胞因子合成相关的 Ca2+依赖转录程序。在类风湿关节炎(RA)的滑膜或多发性硬化症(MS)的脱髓鞘病变等易发生自身免疫损伤的组织中,局部机械应力可形成自我维持的炎症循环。

虽然物理刺激调节免疫细胞的概念并不新鲜,但 MA 离子通道因其能快速、直接地将机械张力转化为离子电流而独具特色,这一过程绕过了经典的受体 - 配体相互作用,使细胞能迅速感知并响应生物力学扰动。由于机械变形常与组织损伤、水肿或纤维化同时发生,异常的通道激活可能加剧自身反应性细胞增殖或抑制调节性 T 细胞功能,最终导致慢性炎症。因此,MA 离子通道有望成为自身免疫病潜在的治疗靶点,通过小分子抑制剂、生物制剂或局部机械操作等干预手段调节通道门控,可能成为下一代免疫调节策略。深入研究不同 MA 离子通道亚型与自身免疫效应通路的相互作用,有助于了解组织受累的差异模式、疾病发作的倾向以及个体间疾病严重程度的差异。此外,解析机械信号对固有免疫和适应性免疫的影响,将为生物标志物发现、风险分层和个性化干预开辟新途径。将机械力置于免疫病理学的核心,为创新治疗方法奠定基础,这些方法将利用而非仅仅抑制机械信号与免疫细胞行为之间的复杂相互作用。

机械敏感离子通道的定义特征


MA 离子通道是一类独特的膜蛋白,其门控主要受细胞膜或细胞骨架成分上施加的机械力调控。与配体门控或电压门控通道不同,MA 离子通道可检测脂质双分子层中的张力、拉伸或剪切力,并将这些外部信号转化为离子通量。这种独特能力源于其特殊结构。

MA 离子通道在免疫细胞中的作用


免疫细胞在全身循环并穿越不同微环境时,常受到不同程度的硬度、流体流动或直接压缩。此外,组织内的免疫细胞还持续暴露于与细胞外基质(ECM)、间质液和相邻细胞动态相互作用产生的拉伸和剪切应力等机械刺激中。越来越多的证据表明,MA 离子通道是免疫细胞功能的关键调节因子。

靶向通道门控的小分子、抗体和肽


MA 离子通道对生理稳态至关重要,因其处于多个炎症级联反应的上游,成为自身免疫性疾病的治疗靶点。早期在治疗上调节这些通道时,虽使用的工具特异性不高,但偶然发现能阻断通道门控。例如,狼蛛肽 GsMTx4 就是这方面的典型例子。针对选择性调节剂或组织特异性递送的方法总结在相关表格中。

关键见解总结


MA 离子通道在自身免疫性疾病中的重要性日益凸显,它将组织内的物理力与潜在的免疫途径相联系。大量证据表明,在慢性炎症过程中,当局部组织硬度、流体剪切力或细胞外基质结构异常时,这些通道可通过钙通量和膜电位变化等方式,将机械信号转化为细胞内信号,进而影响自身免疫性疾病的发展。针对 MA 离子通道的研究为理解疾病机制和开发新疗法提供了重要方向。

资助声明


本研究得到了中国国家自然科学基金(82271817)和浙江省自然科学基金(LQ24H100004)的资助。

CRediT 作者贡献声明


Zhiru Zeng:撰写原始草案、数据整理、概念构思、方法学。
Engeng Chen:撰写原始草案、数据整理、概念构思、方法学。
Jing Xue:可视化、调查、验证、撰写 - 评审与编辑、监督。

利益冲突声明


作者声明在研究过程中不存在任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。图表由biorender.com创建。

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