2021年6月23日訊/生物谷BIOON/---中性粒細胞屬于我們**系統(tǒng)的首批反應(yīng)者。它們在我們體內(nèi)循環(huán)，在受感染的組織中尋找、殺死和消化有害病原體。為了在發(fā)炎組織這一非常復(fù)雜的情況下成為如此有效的殺手，它們作為一個集體一起工作。它們釋放化學(xué)信號，吸引其他細胞形成細胞群體，并作為一個群體進行攻擊。
在一項新的研究中，來自德國馬克斯-普朗克**生物學(xué)與表觀遺傳學(xué)研究所的研究人員破譯了中性粒細胞群集（neutrophil swarming）的基本生物學(xué)特性，并發(fā)現(xiàn)這些細胞還進化出一種內(nèi)在的分子程序來自我限制它們的群集活性。該研究闡明了成群結(jié)隊的中性粒細胞是如何對自己分泌的信號變得不敏感的，而正是這些信號*初讓中性粒細胞群集在一起。這一過程對于有效消除組織中的**至關(guān)重要。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2021年6月18日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Neutrophils self-limit swarming to contain bacterial growth in vivo”。
身體受到皮膚等屏障的保護，可以很好地抵御病原體的入侵。但是如果你受傷了，破壞了皮膚，病原體可以很容易地通過傷口進入你的身體，引起嚴(yán)重感染。如果發(fā)生這種情況，先天**系統(tǒng)就會通過有效的細胞武器庫大量滲透到受傷組織，接管**道快速防御。作為*先到達現(xiàn)場的細胞類型之一，中性粒細胞在幾小時內(nèi)從血液中被招募到感染部位，以消除潛在的微生物入侵者。
群集對抗感染
論文通訊作者Tim L?mmermann說，“中性粒細胞在獵殺**方面非常有效。”他研究了這種重要的細胞類型。中性粒細胞是高度豐富的細胞，約占人體白血球的50%～70%。據(jù)估計，每天有1000億個中性粒細胞由**骨髓中的干細胞產(chǎn)生。“這些細胞幾乎在我們身體的所有角落巡邏，它們能非常有效地感知我們身體中任何潛在的有害物。一旦單個中性粒細胞檢測到組織中的受損細胞或入侵的微生物，它們就開始分泌吸引性的信號作用于鄰近中性粒細胞上的細胞表面受體：G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），從而招募越來越多的細胞。”通過利用這種細胞間通信，中性粒細胞可以作為一個細胞集體一起行動，并作為一個群體有效協(xié)調(diào)它們對病原體的**。
宿主保護和組織破壞之間的細微差別
然而，這種形式的有益炎癥也可能過度，導(dǎo)致大規(guī)模的組織破壞。如果這種反應(yīng)的強度或持續(xù)時間變得失調(diào)，這種用于消除入侵病原體的機制也會對健康組織造成附帶損害。比如，中性粒細胞為殺死入侵的病原體而釋放的物質(zhì)也會侵蝕為組織提供結(jié)構(gòu)支持的由蛋白質(zhì)和糖類組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。L?mmermann說，“在這項研究中，我們從什么能阻止這種群集反應(yīng)以避免中性粒細胞不受控制地積聚并防止過度炎癥的問題入手，畢竟過度炎癥可能導(dǎo)致退化性**，如癌癥、糖尿病和自身**性**。”在以前的研究中，他和他的團隊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了啟動集體式群集行為的分子機制。然而，使這種反應(yīng)結(jié)束的過程仍然未知。
在炎癥和感染研究領(lǐng)域，中性粒細胞群集仍然是一個相對新穎的話題，其基本機制剛剛開始被探究。L?mmermann實驗室的這項新研究如今揭示了中性粒細胞如何在被**感染的組織中自我限制它們的群集行為，從而平衡尋找階段與破壞階段，以有效地消除病原體。 通過使用專門的顯微鏡對活體小鼠組織中的**細胞動態(tài)進行實時可視化觀察，L?mmermann及其團隊證實，群集的中性粒細胞通過一種稱為GPCR**（GPCR desensitization）的過程對它們自己分泌的*初啟動這種群集行為的信號不敏感。L?mmermann）說，“我們在中性粒細胞中發(fā)現(xiàn)了一種分子終止（molecular break）機制：一旦它們感覺到較大的中性粒細胞群體中積累的高濃度群集吸引物（swarm attractant，即吸引細胞群集在一起的化學(xué)物：LTB4和CXCL2），就會停止它們的運動。這令人驚訝，因為普遍的觀點認(rèn)為，在炎癥的消退階段，從組織環(huán)境中釋放的外部信號對停止中性粒細胞的活動至關(guān)重要。”
具體而言，L?mmermann團隊培育出中性粒細胞缺乏GPCR激酶（GRK）的小鼠品系，其中GRK是介導(dǎo)GPCR**過程的關(guān)鍵酶。在測試的四種GRK異構(gòu)體中，體外實驗確定GRK2是高濃度群集吸引物誘導(dǎo)GPCR**從而阻止中性粒細胞遷移所必需的激酶。當(dāng)中性粒細胞在體外感知到高濃度的群集吸引物時，GRK2使相應(yīng)的受體**以誘導(dǎo)遷移停止。
一種優(yōu)化****的內(nèi)部啟動-停止系統(tǒng)
鑒于在中性粒細胞中發(fā)現(xiàn)的啟動-停止系統(tǒng)，L?mmermann團隊重新評估了目前???于中性粒細胞如何在組織中導(dǎo)航以有效****的觀點。在利用缺乏這種停止機制的中性粒細胞開展的實驗中，他們觀察到這種**細胞過度群集并掃描被**感染的組織的大片區(qū)域。然而，這種放大的群集和掃描并沒有使這些細胞成為更好的病原體殺手。L?mmermann解釋說，“令人震驚的是，我們做出了相反的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)中性粒細胞移動速度過快和瘋狂地跑來跑去時，這并不有利。相反，它們停下來，一起享受**的美餐似乎更有利---這對遏制組織中的**生長更有效。”
有了這些結(jié)果，L?mmermann團隊為更好地理解中性粒細胞生物學(xué)鋪平了道路，這對**宿主對**的防御至關(guān)重要，并可能有助于在未來開發(fā)新的**方法。此外，這種群集行為和基本機制也可能有助于了解細胞和昆蟲的其他類別的集體行為和自組織原則。（生物谷 Bioon.com）
