2021年6月23日訊/生物谷BIOON/---中性粒細(xì)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(gè)集體一起工作。它們釋放化學(xué)信號(hào)，吸引其他細(xì)胞形成細(xì)胞群體，并作為一個(gè)群體進(jìn)行攻擊。
在一項(xiàng)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(xì)胞群集（neutrophil swarming）的基本生物學(xué)特性，并發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞還進(jìn)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(duì)的中性粒細(xì)胞是如何對自己分泌的信號(hào)變得不敏感的，而正是這些信號(hào)*初讓中性粒細(xì)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(hù)，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(jìn)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(huì)通過有效的細(xì)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(dá)現(xiàn)場的細(xì)胞類型之一，中性粒細(xì)胞在幾小時(shí)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(xì)胞在獵殺**方面非常有效。”他研究了這種重要的細(xì)胞類型。中性粒細(xì)胞是高度豐富的細(xì)胞，約占人體白血球的50%～70%。據(jù)估計(jì)，每天有1000億個(gè)中性粒細(xì)胞由**骨髓中的干細(xì)胞產(chǎn)生。“這些細(xì)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(gè)中性粒細(xì)胞檢測到組織中的受損細(xì)胞或入侵的微生物，它們就開始分泌吸引性的信號(hào)作用于鄰近中性粒細(xì)胞上的細(xì)胞表面受體：G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR），從而招募越來越多的細(xì)胞。”通過利用這種細(xì)胞間通信，中性粒細(xì)胞可以作為一個(gè)細(xì)胞集體一起行動(dòng)，并作為一個(gè)群體有效協(xié)調(diào)它們對病原體的**。
宿主保護(hù)和組織破壞之間的細(xì)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(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間變得失調(diào)，這種用于消除入侵病原體的機(jī)制也會(huì)對健康組織造成附帶損害。比如，中性粒細(xì)胞為殺死入侵的病原體而釋放的物質(zhì)也會(huì)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(xiàng)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(xì)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(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了啟動(dòng)集體式群集行為的分子機(jī)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(xì)胞群集仍然是一個(gè)相對新穎的話題，其基本機(jī)制剛剛開始被探究。L?mmermann實(shí)驗(yàn)室的這項(xiàng)新研究如今揭示了中性粒細(xì)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(xì)胞動(dòng)態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)可視化觀察，L?mmermann及其團(tuán)隊(duì)證實(shí)，群集的中性粒細(xì)胞通過一種稱為GPCR**（GPCR desensitization）的過程對它們自己分泌的*初啟動(dòng)這種群集行為的信號(hào)不敏感。L?mmermann）說，“我們在中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了一種分子終止（molecular break）機(jī)制：一旦它們感覺到較大的中性粒細(xì)胞群體中積累的高濃度群集吸引物（swarm attractant，即吸引細(xì)胞群集在一起的化學(xué)物：LTB4和CXCL2），就會(huì)停止它們的運(yùn)動(dòng)。這令人驚訝，因?yàn)槠毡榈挠^點(diǎn)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(hào)對停止中性粒細(xì)胞的活動(dòng)至關(guān)重要。”
具體而言，L?mmermann團(tuán)隊(duì)培育出中性粒細(xì)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(shí)驗(yàn)確定GRK2是高濃度群集吸引物誘導(dǎo)GPCR**從而阻止中性粒細(xì)胞遷移所必需的激酶。當(dāng)中性粒細(xì)胞在體外感知到高濃度的群集吸引物時(shí)，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(dòng)-停止系統(tǒng)
鑒于在中性粒細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的啟動(dòng)-停止系統(tǒng)，L?mmermann團(tuán)隊(duì)重新評(píng)估了目???關(guān)于中性粒細(xì)胞如何在組織中導(dǎo)航以有效****的觀點(diǎn)。在利用缺乏這種停止機(jī)制的中性粒細(xì)胞開展的實(shí)驗(yàn)中，他們觀察到這種**細(xì)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(xì)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(xì)胞移動(dòng)速度過快和瘋狂地跑來跑去時(shí)，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(tuán)隊(duì)為更好地理解中性粒細(xì)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(jī)制也可能有助于了解細(xì)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）
