在外泌体大热的势头下,他的诸多功能仿佛取之不尽的宝藏,而这篇文献又发现其在类风湿关节炎中起到的重要作用,我们来一睹究竟。
摘要:微囊泡(MVs)通过转移细胞的脂质和蛋白成分到靶细胞作为细胞之间通讯的新机制出现,但其在疾病中的功能才刚刚开始被研究。我们发现,中性粒细胞来源的MVs在类风湿性关节炎患者关节液中的浓度与血浆浓度相比有所升高。关节液MVs过表达消炎、抗炎蛋白膜联蛋白A1(AnxA1)。TMEM16F是一种脂质爬行酶,在微囊泡形成过程中发挥作用。而TMEM16F缺陷小鼠当经受炎性关节炎时软骨损伤可加重。为了明确MVs在类风湿性关节炎中的作用,探索以MVs为基础的治疗策略的可能性,我们在啮齿类动物模型和人类原代软骨细胞中检测了免疫细胞来源的MVs的作用。在体外实验中,外源性中性粒细胞来源的AnxA1阳性的MVs激活软骨细胞合成代谢基因的表达,通过减少压力适应的自我调节因子IL-8和前摘要:微囊泡(MVs)通过转移细胞的脂质和蛋白成分到靶细胞作为细胞之间通讯的新机制出现,但其在疾病中的功能才刚刚开始被研究。在活体实验中,关节内注射AnxA1(+)MV可减少类风湿性关节炎引起的软骨退化。接受过继转移的中性粒细胞的关节炎小鼠的软骨基质中显示出大量的MVs,表明是MVs而非中性粒细胞自身穿透软骨。通过MVs相关的AnxA1与其受体FPR2/ALX互作模型的机制研究显示两者相互作用,从而使软骨细胞TGF-β产生增加,最终引起软骨的保护。我们猜想,MVs可以作为一个独特的治疗策略,要么通过直接或者装药的形式用于保护与软骨退化相关的疾病。
图1:人类类风湿关节炎(RA)滑膜液中含有丰富的ANXA1阳性嗜中性粒细胞MV来保护软骨。
图1 A、B在RA患者血液和关节滑液中MV(A图)和ANXA1阳性MV(B图)CD66b(中性粒细胞来源)、CD14(单核细胞来源)、CD3(T细胞来源)的表达水平。
图1 C、D用更多的例数验证CD66b(中性粒细胞来源)的MV比另外两种更多。
图1 F 比较野生型和TMEM16F缺陷小鼠的膝盖、踝关节、足趾样本,缺陷小鼠的关节损伤更为严重。
图2:源自健康中性粒细胞的AnxA1-richMVs的生成与特征。
图2A、B、C 分别用TNF-a (50 ng/ml) 和vehicle (Control)刺激嗜中性粒细胞;超过75%的MV是CD66b+和结合的膜联蛋白V,而大约60%的MV是阳性鬼笔环肽;MV还表达髓系相关蛋白8(MRP8)以及其结合配体MRP14。
图2 D、E、F:通过流式细胞术(D、E)和Westernblotting(F)检测AnxA1的表达,TNF刺激过的MV阳性率更高;然而经TNF刺激过的每个MV总蛋白含量并无变化。
图2 H:纳米粒子追踪分析(NTA)提供精确的测量合并的MV(TNF)样品,其中90%的囊泡直径<412毫微米,最高频率是143毫微米。
图2 J:用TNF-a, interleukin-8 (IL-8)和佛波醇脂(PMA)处理后的MV量。K:获得的MV在120分钟达到顶峰,在稍后的两个时间点观察到中性粒细胞外陷(NET)。
图3:中性粒细胞的MV引起细胞外基质积聚,而且是体外保护软骨细胞的微团。
图3 A:用TNF处理的MV和对照组MV治疗软骨细胞在细胞外基质的积累上并无差别。B:我们测量了上清液中酶促裂解的sGAG,发现IL-1β治疗后会引起更多的蛋白多糖释放。
图3 C:软骨的IL-1β治疗会引起ACAN 和COL2A1(两种最丰富的软骨基质蛋白)和SOX9(驱动其表达的转录因子)的表达减少;D:与MV共培养后也出现了不同分子量的条带。
图3 E:无论是MV Ctrl还是MV TNF都显着降低了IL-8(约30%降低)和PGE2(> 80%抑制)的释放;F:高水平的IL-1β(50毫微克/毫升)增加了C28/ I2软骨细胞凋亡。
图3 G:IL-1β治疗后TGFB1表达下调约2倍,而与MVTNF细胞共培养后明显上调了,不论有没有经过IL-1β治疗。H:嗜中性粒细胞MVTNF中共培养时,阻断TGF-β导致中性粒细胞合成代谢的显着降低(?50%)。
图4:MV在体内和体外环境下进入软骨,传递AnxA1。
图4 A:我们观察到MV到达软骨细胞的迁移,在两种外植体中都能发现。B:然而相比之下,IL-1β刺激的外植体迁移的距离更远。C:与完全是MV TNF相比,MVTNF与IL-1β共同作用减少了sGAG的缺失。
图4 D:IL-1β处理的大鼠软骨外植体与MV TNF共培养的标本用AnxA1染色。
图4 E:将软骨外植体与MDM来源(CD14+)的MV共培养,发现缺少软骨的渗透,甚至只黏附在关节表面,而中性粒细胞来源(CD66b+)的MV可以渗透进基质中。
图4 F:小鼠腕部的标本,用MRP14和DAPI染色。
图5:MV引起的软骨保护需要AnxA1和其受体FRP2/ALX。
图5 A、B:用ECM沉积标准化为DNA含量,比较野生型和Anxa1缺失型小鼠在IL-1β和MV TNF处理下的DNA含量。C:在C28/I2 微团中FPR2/ALX表达。
图5 D :电子显微镜下发现,内源性的FPR2/ALX和AnxA1在软骨细胞中存在,并频繁地共同结合。
图5 E:IL-1b的降解效果在所有动物的软骨外植体都类似。F:C28/I2微团的上清液中全部的TGF-b1含量。
图6:在炎症性关节炎模型中中性粒MV保护软骨的退化。
图6 (A、B、C):ANXA1和FPR2/ALX可以保护嗜中性粒细胞的MV的性能。作者通过建立炎症模型去验证之前的结论。
好啦今天的文献就解读到这里,下面是问答环节:
我们应怎样利用这些微泡为类风湿关节炎的患者提供更好的治疗方向?
首先这些微泡本身具有治疗关节炎症的效果,加强微泡的释放可以加强治疗;此外它是罕见的可以穿透软骨的物质,我们可以利用微泡包裹药物穿透软骨进行治疗,这篇文章的发现对后续治疗的研发价值很大。