GM-CSF通过多信号通路增强人单核细胞在军团菌感染中的促炎细胞因子反应

这篇研究揭示了粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）通过激活JAK2/STAT5、PI-3K/Akt/mTORC1等多条信号通路，协同军团菌（Legionella pneumophila）触发的NF-κB信号，显著增强人单核细胞中IL-1α、IL-1β和IL-6等促炎细胞因子的表达。研究首次在人类感染模型中系统解析了GM-CSF依赖的糖酵解和氨基酸代谢重编程机制，为呼吸道感染免疫治疗提供了新靶点。

　　

GM-CSF增强人单核细胞在军团菌感染中的促炎细胞因子反应

ABSTRACT
研究聚焦于粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）在宿主防御中的关键作用。既往小鼠模型显示GM-CSF通过增强单核细胞炎症反应控制军团菌（Legionella pneumophila）感染，但其在人类感染中的机制尚不明确。本研究发现GM-CSF通过协同Toll样受体（TLR）依赖的NF-κB信号，激活JAK2/STAT5和PI-3K/Akt/mTORC1等多条通路，显著提升人单核细胞中IL-1α、IL-1β和IL-6的表达。代谢研究进一步揭示糖酵解和氨基酸代谢是GM-CSF发挥功能的重要基础。

INTRODUCTION
呼吸道感染是全球发病和死亡的主因之一，而GM-CSF在控制结核分枝杆菌、曲霉菌等肺部病原体中起核心作用。军团菌通过IV型分泌系统（T4SS）递送效应蛋白抑制宿主翻译，但巨噬细胞仍能分泌IL-1α/β。小鼠研究表明IL-1-GM-CSF信号轴形成细胞间通讯网络，但人类感染中GM-CSF的调控机制仍是空白。

RESULTS

GM-CSF增强感染期间的细胞因子产生
在THP-1细胞系和原代人单核细胞中，GM-CSF预处理使军团菌或TLR2激动剂Pam3CSK4刺激后的IL-1α、IL-1β和IL-6表达显著提升。值得注意的是，T4SS缺陷菌株（ΔdotA）感染时IL-1释放减少，表明T4SS效应蛋白是GM-CSF发挥作用的前提。与巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）不同，GM-CSF显示出对促炎反应的独特调控。

NF-κB信号的基石作用
军团菌感染诱导IκBα磷酸化激活NF-κB，而GM-CSF本身不直接激活该通路。使用IKK抑制剂BMS-345541完全阻断NF-κB后，GM-CSF的增强效应消失，证实病原体相关分子模式（PAMP）触发的初始信号不可或缺。

JAK2-STAT5通路的核心地位
仅GM-CSF处理组检测到STAT5磷酸化。JAK2抑制剂NVP-BSK805和STAT5抑制剂SH-4-54均显著降低细胞因子表达，证明该通路是GM-CSF作用的关键媒介。

PI-3K/Akt/mTORC1的协同调控
虽然基础Akt磷酸化不受GM-CSF影响，但PI-3K抑制剂Ly294002、Akt抑制剂MK-2206和mTORC1抑制剂雷帕霉素均削弱GM-CSF的增强效应，提示该通路通过非转录机制辅助细胞因子产生。

代谢重编程的关键贡献
半乳糖替代葡萄糖抑制糖酵解后，GM-CSF对IL-1α/β的促进作用部分保留；而氨基酸剥夺培养基（aa?）则选择性抑制IL-1家族表达。有趣的是，与小鼠模型不同，人类单核细胞中GM-CSF未显著上调GLUT1、HK2等糖酵解基因转录，暗示物种特异性调控机制。

DISCUSSION
研究首次绘制了人类单核细胞中GM-CSF的多层次调控网络：病原体通过T4SS激活NF-κB提供"第一信号"，GM-CSF则通过JAK2-STAT5和PI-3K/Akt/mTORC1传递"增强信号"，最终依赖代谢重编程放大炎症输出。这种多通路协同机制使宿主能精准调控抗感染免疫强度，为GM-CSF在肺炎临床治疗中的应用提供了理论依据。

MATERIALS AND METHODS
实验采用Lp02军团菌株感染THP-1或原代人单核细胞，通过qPCR、ELISA和免疫印迹分析细胞因子表达。使用特异性抑制剂阻断各通路，并通过半乳糖培养基或氨基酸剥夺探究代谢需求。统计学分析采用GraphPad Prism进行ANOVA检验。