《Frontiers in Immunology》：The type 1 and type 3 immune responses underlying the tissue inflammation associated with NOX2 deficiency
吞噬细胞烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶（NOX2）是白细胞中用于宿主防御和免疫信号传导的活性氧（ROS）的主要来源。NOX2的功能丧失突变导致慢性肉芽肿病（CGD），这是一种危及生命的免疫缺陷病，其特征是吞噬细胞产生ROS以杀灭细菌和真菌的功能缺陷。然而，NOX2不仅限于吞噬白细胞；它也存在于多种免疫细胞类型中，且表达水平各异。CGD患者中氧化还原平衡的破坏使其易发生Th1/Th17型（类型1和类型3）炎症，导致关节、肺、心脏和肾脏等器官的严重组织炎症。组织中高水平的Th1细胞因子诱导巨噬细胞和T细胞活化，形成正反馈环路，招募更多免疫细胞，促进CGD患者肉芽肿形成。此外，IFN-γ已被证明通过STAT1激活诱导B细胞中T-bet表达，在年龄相关B细胞（ABC）分化中发挥关键作用，并导致自身抗体产生增加。数据表明，NOX2缺乏导致的富含IFN-γ的Th1环境可能通过IFN-STAT轴促进ABC分化。先前的研究表明，CGD患者和NOX2缺陷小鼠具有更强的Th17型炎症和更高的类型3效应细胞因子产生。NLRP3炎症小体依赖性或非依赖性激活后IL-1β的过度表达加重了CGD患者的Th17过度炎症，这些患者易发生肺纤维化、关节炎、狼疮样肾炎等合并症，并增加心血管疾病风险。在本综述中，研究人员总结了NOX2在氧化还原稳态平衡中的关键作用及其与类型1/类型3炎症的关系。NOX2缺乏相关组织炎症中需要探索的关键问题包括：(i) 阐明CGD相关合并症中Th1和Th17过度炎症的细胞和分子基础，以及炎症如何演变为自身免疫；(ii) ROS产生低下的个体（如CGD突变基因携带者）如何受到这些致病性组织炎症的影响；(iii) 开发恢复靶向免疫细胞中NOX2功能的疗法，增强ROS驱动的微生物杀灭，同时防止氧化应激引起的组织损伤，并解决CGD患者的自身炎症和自身免疫问题。
论文主体内容总结如下：
**1 Introduction**
引言部分介绍了NOX2（NADPH氧化酶2）功能障碍导致白细胞呼吸爆发受损和活性氧（ROS）产生减少，这是慢性肉芽肿病（CGD）这种先天性免疫缺陷的根本原因。ROS是短寿命的高反应性氧衍生分子，对吞噬细胞杀灭微生物至关重要，但过量ROS也关联炎症和组织损伤，而不足ROS同样导致病理状态，包括慢性炎症和自身免疫。NOX2家族有七个亚型，ROS作为第二信使参与多种细胞过程。本综述讨论了CGD中Th
1和IL-1β/Th17驱动的过度炎症及其向自身免疫进展的细胞和分子机制，并分析这些机制对NOX2靶向治疗策略的影响。
**1.1 NOX2 expression and function in immune cells**
NOX2在免疫细胞中的表达和功能方面，NOX2主要由膜结合细胞色素b558和胞质成分组成，其活性需精确调控以避免超氧化物（O
2-）过量产生。NOX2主要表达于专业吞噬细胞（中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞），协调病原体清除和抗原加工。淋巴细胞（T细胞、NK细胞、浆细胞和B细胞）也有较低但显著的表达，其中NOX2可能主要作为信号调节因子。在B细胞中，NOX2来源的ROS调控吞噬体pH和抗原蛋白水解，影响肽加工、抗原呈递及与T细胞的相互作用，因此NOX2缺乏可能影响自身抗原的免疫耐受，促进异常B细胞活化。
**1.2 Previous knowledge about the NOX2-mediated redox signaling in aggravating tissue inflammation**
关于NOX2介导的氧化还原信号加重组织炎症的先前知识，局部氧化爆发在不同组织微环境中通过氧化修饰细胞分子、线粒体功能障碍和激活炎症转录因子驱动组织损伤。例如，在缺血性卒中中，脑内皮细胞NOX2介导血脑屏障破坏；在阿尔茨海默病模型中，微胶质细胞NOX2激活导致慢性氧化应激；在肝纤维化模型中，Kupffer细胞和肝星状细胞NOX2激活促进纤维化；在肺损伤中，NOX2过度激活驱动异常组织重塑。这些研究表明NOX2来源的ROS加重组织炎症，抑制NOX2在治疗氧化组织损伤方面有益。然而，CGD患者和动物模型研究显示NOX2对控制组织炎症和维持免疫稳态至关重要，这揭示了矛盾性的免疫反应。
**2 Aberrant immune reactions driving inflammation and autoimmunity in NOX2 deficiency**
NOX2缺乏驱动异常免疫反应导致炎症和自身免疫。NOX2功能缺乏不仅引起CGD，还使个体易发系统性过度炎症和自身免疫。机制上，NOX2缺乏通过炎症小体依赖和独立途径促进过量IL-1β产生，同时缺陷的病原体和凋亡细胞清除导致持续暴露于病原体、细胞碎片和自身抗原，并改变抗原加工偏向自身反应性，加之NETosis（中性粒细胞胞外陷阱形成）呈现促炎特征，共同导致局部和全身免疫失调。
**2.1 Increased IL-1β production connecting phagocyte NOX2 deficiency to inflammation and autoimmunity**
IL-1β产生增加连接吞噬细胞NOX2缺乏与炎症和自身免疫。CGD患者和NOX2缺陷模型中显示增强的NLRP3-胱天蛋白酶-1-IL-1β激活。在NLRP3依赖途径中，NOX2作为负调控因子，其缺乏导致线粒体损伤和ROS升高，促进NLRP3组装和胱天蛋白酶-1活化。此外，超氧化物通过可逆氧化抑制胱天蛋白酶-1活性。NLRP3非依赖机制中，超氧化物抑制组织蛋白酶B，后者参与pro-IL-1β加工，NOX2缺乏升高组织蛋白酶活性。IL-1β信号通过重塑先天淋巴样细胞（ILC）表型，促进ILC1向ILC3分化，产生IL-17和IL-22，增强中性粒细胞招募。此外，过量IL-1β通过NLRP3/IL-1β信号促进生发中心反应和自身反应性B细胞分化。
**2.2 Defective clearance as a driver of autoinflammation and autoimmunity in NOX2 deficiency**
清除缺陷作为NOX2缺乏中自身炎症和自身免疫的驱动因素。NOX2缺乏损害巨吞饮、吞噬和胞葬作用，导致慢性组织炎症和自身抗原持续暴露。NOX2促进磷酸酰丝氨酸氧化作为“吃我”信号，缺乏时胞葬缺陷。树突状细胞Dectin-1识别凋亡细胞annexins激活NOX2，产生ROS抑制NF-κB介导的促炎细胞因子释放，维持免疫耐受。NOX2缺乏也破坏NETosis，残余NETs具高炎症表型，包括组蛋白过度瓜氨酸化和I型干扰素基因特征，加剧炎症。这些缺陷导致病原体和自身抗原积累，激活TLR、I型IFN和炎症小体通路，驱动组织炎症和自身抗体产生。
**2.3 Impaired intracellular degradation and aberrant autoantigen processing in NOX2 deficiency**
细胞内降解受损和异常自身抗原加工。NOX2来源的ROS是LC3相关吞噬（LAP）所必需的，缺乏时导致吞噬内容物降解失败和线粒体ROS积累，触发NLRP3炎症小体组装。在B细胞中，LC3招募缺陷导致TLR7信号持续和NF-κB活化，加剧自身免疫。NOX2通过调节吞噬体pH和蛋白酶活性控制抗原加工。NOX2缺乏改变组织蛋白酶活性，加速蛋白水解，改变肽谱，倾向于呈现隐性自身表位，促进表位扩展和自身反应性T细胞活化。
**3 CGD-associated tissue inflammation and comorbidities**
CGD相关的组织炎症和合并症。CGD患者易发自身炎症和自身免疫疾病，包括肺炎、无菌肉芽肿性炎症、炎症性肠病、皮炎、心血管疾病（特别是动脉粥样硬化）以及幼年特发性关节炎样疾病和狼疮样综合征。
**3.1 Pulmonary diseases**
肺部疾病方面，NOX2缺乏相关的免疫调节缺陷是进行性肺损伤和肺血管并发症的核心。40-85%的CGD患者肺部受累，可出现严重肺纤维化。反复感染引发慢性炎症，持续中性粒细胞招募和促炎细胞因子产生。IFN-γ和TNF-α刺激吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）表达，NOX2来源ROS影响犬尿氨酸通路，其功能障碍导致IL-17反应失调和严重炎症性肺损伤。在全身性炎症反应综合征（SIRS）中，NOX2缺乏导致中性粒细胞和巨噬细胞无法消退炎症，产生过量白三烯B4（LTB4）和IL-1β，驱动粒细胞生成和未成熟中性粒细胞涌入肺部，导致肺纤维化。临床上也观察到肺动脉高压作为CGD的后果。
**3.2 Cardiovascular diseases**
心血管疾病方面，CGD患者显示心血管风险因素和炎症标志物升高，以及缺血性冠脉和脑血管事件风险增加。实验模型中，NOX2总基因敲除反而加速动脉粥样硬化斑块形成，提示基础NOX2活性对维持主动脉壁完整性不可或缺。NOX2来源ROS对心肌细胞CD29介导的促存活信号至关重要，缺乏时心肌细胞易凋亡。NOX2也调节巨噬细胞胞葬作用，其缺乏导致凋亡细胞清除受损，促进坏死核心形成和斑块进展。
**3.3 Arthritis**
关节炎方面，CGD患者可发生感染性和非感染性自身免疫样关节炎。Ncf1突变与自身免疫样关节炎相关。动物研究显示NOX2缺乏在关节炎模型中导致更严重表型，包括滑膜炎症、关节肿胀、软骨和骨破坏以及自身抗体升高。NOX2缺陷小鼠自发年龄依赖性关节炎。机制上，IL-1β水平升高促进ILC向产生IL-17的ILC3转化，IL-1受体拮抗剂治疗减轻关节炎症。NOX2缺陷中性粒细胞呈现过度炎症表型，表达促炎基因升高，PD-L1水平降低，PD-L1-Fc治疗恢复免疫调节并减轻疾病。
**3.4 Lupus-like disease**
狼疮样疾病方面，CGD患者狼疮样疾病患病率高，DLE和SLE常见。NCF1和NCF2多态性与SLE风险增加相关。NCF1-339 0C基因型损害NETosis并转向线粒体ROS依赖的NET形成，关联干扰素反应升高和抗磷脂抗体产生。NOX2缺陷在多种狼疮模型中加速疾病发展并加重临床严重程度。机制上，清除缺陷导致自身抗原和炎症细胞因子持续暴露，过度激活TLR7/9和I型干扰素信号，促进自身反应性B细胞分化。
**4 Type 1 immune responses in NOX2 deficiency**
NOX2缺乏中的类型1免疫反应。NOX2缺乏患者和动物模型显示过度类型1免疫反应，特征为Th1相关炎症基因和促炎细胞因子升高，以及IFN-γ产生增加。IFN-γ丰富微环境进一步促进I型干扰素信号和IL-1β/NLRP3炎症小体通路，驱动自身免疫。
**4.1 Enhanced Th1 immune response in CGD patients and animal models**
增强的Th1免疫反应。NOX2缺乏中，CD4
+ T细胞呈现Th1偏向，T-bet表达和IFN-γ产生增加。巨噬细胞产生IL-18持续刺激IFN-γ分泌。NOX2缺陷树突状细胞产生过量IL-12，通过p38 MAPK激活促进Th1分化。NOX2缺乏还内在地使naive CD4
+ T细胞偏向Th1，同时损害调节性T细胞（Treg）功能。Th1环境通过IFN-JAK-STAT1通路促进I型干扰素反应，以及NLRP3炎症小体激活促进IL-1β分泌，形成正反馈放大炎症。
**4.2 NOX2-dependent regulation of macrophage differentiation in type 1 immunity**
NOX2依赖的巨噬细胞分化调节。NOX2来源ROS作为信号分子驱动M2巨噬细胞极化，通过激活MAP激酶ERK和JNK，以及STAT6活化。同时抑制NF-κB信号，限制促炎反应。NOX2缺乏导致M1巨噬细胞长期积累，通过IL-18/IFN-γ正反馈环维持过度炎症。胞葬作用缺陷（包括CD1d上调失败和PPARγ信号受损）使巨噬细胞锁定在M1表型，无法转化为M2。
**4.3 Th1 environment on autoreactive B cell differentiation**
Th1环境对自身反应性B细胞分化的影响。NOX2缺乏通过B细胞内在和外在途径促进自身反应性B细胞分化。内在机制中，NOX2缺陷B细胞显示增强的TLR7/9信号，导致生发中心自发形成和自身抗体产生。外在机制中，Th1富集环境通过IFN-γ促进年龄相关B细胞（ABC）分化，T-bet上调进一步增强TLR7表达。IFN-γ和IL-21协同促进ABC扩增和致病性自身抗体产生。NOX2缺乏还促进IgG2亚类转换，加重补体介导的肾小球肾炎。
**5 From innate to acquired responses: IL-1β orchestrates the type 1 to type 3 inflammation transition in CGD**
从先天到获得性反应：IL-1β协调CGD中类型1向类型3炎症的转变。IL-1β是驱动CGD中Th17过度炎症的中心介质。NOX2缺乏触发NLRP3炎症小体活性，重塑先天-适应性免疫串扰，建立自我放大炎症环路。
**5.1 The type 1 to type 3 inflammation transition in different immune cells**
不同免疫细胞中类型1向类型3炎症的转变。巨噬细胞在NOX2缺乏下呈现M1表型，通过Nrf2失活促进促炎细胞因子产生。IL-1β诱导中性粒细胞趋化因子表达，招募中性粒细胞，并通过抗凋亡信号延长其寿命。ILC1在IL-1β作用下分化为产生IL-17的ILC3。IL-1β还通过HIF-1α抑制FOXP3
+ Treg分化，促进Th17细胞生成。NOX2缺陷B细胞中TLR7/9高反应性导致IL-1β和IL-6分泌增加，IL-6促进CD4
+ T细胞向Th17分化。IL-1β与IL-6和IL-23协同放大Th17效应细胞因子产生，并诱导IL-23受体表达，维持Th17群体。
**6 Inflammatory phenotypes in CGD carriers**
CGD携带者的炎症表型。CGD携带者和ROS产生低的个体具有感染和自身炎症/自身免疫表现的显著负担。疾病严重程度受X染色体失活（XCI）程度影响，决定残余NOX2活性。携带者显示升高的I型干扰素特征。年龄相关的XCI偏移、XCI逃逸基因（如TLR7）表达增加、克隆性造血以及年龄相关炎症微环境可能进一步加剧疾病。常染色体隐性CGD携带者通常无症状，而X连锁CGD携带者呈现双峰ROS产生模式，但仍有临床表现。
**6.1 The immune profiles of CGD carriers**
CGD携带者的免疫特征。X连锁CGD女性携带者保留部分NOX2活性，但常出现反复感染、胃肠道症状和自身免疫/炎症表现，包括IBD样结肠炎、狼疮样疾病、关节炎等。XCI是疾病变异性的关键决定因素，偏向突变CYBB等位基因可减少ROS产生中性粒细胞比例，增加感染风险。DHR检测显示低ROS产生与感染风险强相关，但与自身免疫表现相关性较弱。
**6.2 Potential mechanisms underlying “low ROS” phenotypes and inflammation**
低ROS表型与炎症的潜在机制。NOX2相关遗传变异（如功能减退突变、多态性）导致ROS产生减少，增加自身炎症和自身免疫易感性。例如，NCF1 R90H突变引起早期发作干扰素病，伴有氧化爆发减弱、巨噬细胞胞葬受损、I型干扰素特征升高和Tfh2/Tfr比例升高。变异还破坏吞噬体和内体成熟。NOX2来源ROS对维持黏膜界面免疫耐受至关重要，缺乏时导致宿主-微生物平衡破坏、菌群失调和黏膜免疫功能障碍。CGD患者IBD样表现常见，菌群分析显示多样性降低和短链脂肪酸产生菌减少，影响IL-22介导的屏障保护和Treg-Th17平衡，促进Th1和Th17扩增。微生物来源因子进一步促进IFN-γ
+ Th17分化和致病性IgG反应。
**7 Conclusion and implications for NOX2-targeting therapies**
结论及对NOX2靶向治疗的启示。NOX2相关疾病的治疗需小心考虑免疫稳态。策略应针对特定免疫细胞类型而不引起白细胞炎症反应。小分子和RNAi疗法已开发用于神经退行性和心血管疾病，但存在感染和自身炎症风险。增强NOX2来源ROS以抑制自身炎症和自身免疫的治疗方法尚不成熟。选择性调节特定细胞群中的NOX2活性很重要。例如，使用ER靶向纳米颗粒恢复gp91
phox运输可保护中性粒细胞。本综述强调NOX2缺乏和低ROS条件下免疫调节的关键作用，总结了NOX2功能受损的临床后果，并指出需要进一步机制研究和合理设计氧化还原靶向疗法以实现安全有效的临床干预。
