基于巨噬细胞极化表型的磷酸化分子群筛选与功能鉴定

摘要

巨噬细胞是体内固有免疫系统的重要组成部分，是抵御外界病原微生物的第一道防线。当病原微生物入侵机体时，首先由巨噬细胞识别并清除，维持机体内环境稳态。同时，病原微生物可以诱导巨噬细胞活化，活化的巨噬细胞释放一系列促炎因子、氧和氮自由基，这使得它们成为体内炎症反应的调节者和宿主防御的重要组成部分。
　　在巨噬细胞活化过程中会发生明显的形态改变，细胞骨架重排，诱导板状伪足、丝状伪足、细胞膜皱褶出现，形成一个大圆饼状。这种形态改变称为巨噬细胞的极化，是其活化的标志。
　　巨噬细胞活化与炎症关系密切，传统方法研究巨噬细胞是定点、单一的检测其活化功能改变，不能反映巨噬细胞活化的整体生物学效应。因此，亟需建立一个能模拟内环境条件下巨噬细胞活化的系统，在更接近生理状态下研究巨噬细胞功能。
　　本项研究中，我们基于巨噬细胞活化时发生极化的特性，利用微电子芯片技术在体外建立一个时间、剂量依赖细胞反应图谱(Time-and dose-dependent cellresponse profiles，TCRPs)检测巨噬细胞极化。TCRPs的优势在于可以动态、无标签、高通量研究巨噬细胞极化生物功能改变。
　　我们研究发现IFN-γ/LPS诱导巨噬细胞极化在TCRPs上有特征性的图谱，并用传统方法证实巨噬细胞极化是由巨噬细胞活化导致的，巨噬细胞极化与骨架重排相关。在此基础上，TCRPs证实转化生长因子β(Transforming growth factor-β，TGF-β)，一个已知的巨噬细胞活化抑制剂，能抑制巨噬细胞极化，说明TCRPs相关巨噬细胞极化可作为巨噬细胞活化模型。接着，我们检测发现细胞骨架相关抑制剂，秋水仙素而不是细胞色素D，能抑制TCRPs相关巨噬细胞极化。再者，利用TCRPs高通量、大规模筛选的优势，我们对一个包括160多种磷酸酶和磷酸激酶抑制剂文库进行筛选，发现已知的巨噬细胞活化抑制剂Lck抑制剂虎刺醛，能抑制TCRPs相关巨噬细胞极化，同时，虎刺醛能抑制巨噬细胞释放炎症因子和骨架重排，进一步说明TCRPs相关巨噬细胞极化模型有效性。更有趣的是，本研究首次发现酪氨酸磷酸酶shp2抑制剂PHPS1能抑制TCRPs相关巨噬细胞极化，进而在体内研究发现PHPS1可改善小鼠急性肺损伤(Acute lung injury，ALI)，巨噬细胞条件性敲除shp2小鼠也证实了此作用，巨噬细胞活化是导致炎症的重要病因，靶向作用shp2抑制巨噬细胞活化可能成为治疗炎症的新方法。
　　总之，本课题建立一种新型的、更接近生理状态条件下的巨噬细胞极化特征性TCRPs图谱。这对更好的分析巨噬细胞极化功能改变、相关信号通路和药物筛选提供了强有力的研究手段。