2021年6月18日

狩猎免疫细胞的启停系统

中性粒细胞属于免疫系统的第一反应者。它们在我们的体内循环，在受感染的组织中猎食，杀死和消化有害的病原体。为了在发炎组织的复杂情况下成为如此有效的杀手，它们作为一个集体一起工作。它们释放化学信号，吸引其他细胞形成细胞群，以蜂群的形式攻击。来自弗莱堡的马克斯·普朗克免疫生物学和表观遗传学研究所的研究人员破译了中性粒细胞群集的基本生物学，现在表明细胞也进化出了一种内在的分子程序来自我限制它们的群集活动。这项研究阐明了成群的中性粒细胞是如何对它们自己的分泌信号变得不敏感的，这些信号最初将蜂群聚集在一起。这一过程对于有效清除组织中的细菌至关重要。

身体受到皮肤等屏障的良好保护，免受病原体的入侵。但如果你受伤了，皮肤破了，病原体很容易通过伤口进入你的身体，引起严重感染。一旦发生这种情况，先天免疫系统就会通过渗透到伤者体内的有效细胞武器库，接管第一个快速防御组织大量的。作为最先到达感染部位的细胞类型之一，中性粒细胞在数小时内从血流中被招募到感染部位，以消灭潜在的微生物入侵者。

成群结队抵御感染

“中性粒细胞在猎杀细菌方面非常有效，”Tim Lämmermann说。弗莱堡免疫生物学和表观遗传学MPI的组长研究这种重要的细胞类型。中性粒细胞高度丰富细胞它们构成了人体中约50-70%的白细胞。据估计，一个成年人骨髓中的干细胞每天会产生1000亿个中性粒细胞。“这些细胞在我们身体的几乎所有角落巡逻，它们非常有效地感知我们身体中任何潜在的有害物质。一旦单个中性粒细胞检测到组织中受损的细胞或入侵的微生物，它们就会开始分泌吸引人的信号，通过邻近中性粒细胞的细胞表面受体作用，招募越来越多的细胞。”通过使用这种细胞间通信，中性粒细胞可以作为一个细胞集体一起行动，并有效地协调它们对病原体的清除作为一个蜂群。

保护宿主和破坏组织之间的细微差别

然而，这种形式的有益炎症也可能过度，导致大规模组织损伤。如果反应的强度或持续时间失调，清除入侵病原体的相同机制也会对健康组织造成附带损害。例如，中性粒细胞释放的杀死入侵病原体的物质也会侵蚀蛋白质和糖的网状结构，而蛋白质和糖是组织的结构支撑。Tim Lämmermann说:“在这项研究中，我们从一个问题开始:是什么阻止了蜂群反应，以避免不受控制的中性粒细胞积累，并防止过度炎症，这可能导致退行性疾病，如癌症、糖尿病和自身免疫疾病。”在之前的研究中，他和他的团队已经发现了引发集体群集行为的分子机制。然而，导致这种反应结束的过程仍然未知。

中性粒细胞群集在炎症和感染研究领域仍然是一个相对较新的课题，其潜在机制的研究才刚刚开始。Tim Lämmermann实验室的最新研究揭示了中性粒细胞如何自我限制它们在细菌感染的组织中的群集活动，从而平衡搜索和破坏阶段，以有效地消除病原体。

通过使用专门的显微镜对活小鼠组织中的免疫细胞动态进行实时可视化，研究人员证明了蜂群中性粒细胞对最初启动蜂群的自身分泌信号变得不敏感。Tim Lämmermann说:“我们在中性粒细胞中发现了一种分子断裂，一旦它们在大型中性粒细胞簇中感觉到了聚集的蜂群吸引剂的高浓度，就会停止它们的运动。”“这是令人惊讶的，因为主流观点认为，从组织环境释放的外部信号是在炎症缓解阶段停止中性粒细胞活动的关键，”沃尔夫冈Kastenmüller评论道，他是Würzburg大学马克斯普朗克系统免疫学研究小组的合作科学家。

内部启动-停止系统，为最佳的细菌清除

根据在中性粒细胞中发现的启停系统，研究人员重新评估了目前关于中性粒细胞如何在组织中导航以有效地消灭细菌的观点。在缺乏停止机制的中性粒细胞的实验中，研究小组观察到免疫细胞过度聚集，并扫描了大片被细菌感染的组织，从而将细胞的行为与正常启动-停止系统进行了对比。然而，这种放大的群集和扫描并没有使这些细胞成为更好的病原体杀手。令人惊讶的是，我们得到了相反的发现。当它是没有好处的中性粒细胞移动太快，像疯了一样到处跑。相反，对他们来说，停下来一起享受一顿美味的细菌大餐似乎更有利——这对控制细菌在组织中的生长更有效，”Tim Lämmermann解释道。