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美国国家科学院院刊。2003年6月24日;100(13): 7812–7817.
2003年6月16日在线发布。 数字对象标识:10.1073/pnas.0832466100
预防性维修识别码:PMC164670型
PMID:12810961

转谷氨酰胺酶2-/-小鼠巨噬细胞与凋亡细胞之间存在吞噬相关的串扰

摘要

组织转谷氨酰胺酶(TGase2)是一种已知与体内凋亡程序。这里我们报道TGase2可以诱导细胞凋亡-/-老鼠;然而,在地塞米松、抗CD3抗体或γ射线照射诱导的胸腺退化过程中,以及在诱导增生后的肝脏中,凋亡细胞的清除是有缺陷的。TGase2的缺乏阻止了暴露于凋亡细胞的巨噬细胞中活性转化生长因子-β1的产生,这是胸腺中TGase2上调所必需的体内用于加速CD4+CD8+细胞的缺失和有效吞噬凋亡小体。该缺陷与TGase2中脾肿大、自身抗体和免疫复合物肾炎的发生有关-/-老鼠。这些发现不仅对与炎症和自身免疫相关的疾病有着广泛的意义,而且对理解细胞凋亡和吞噬过程之间的相互关系也有着广泛的意义。

转谷氨酰胺酶(TGases)(1)是硫醇和钙的家族2+-依赖性酰基转移酶,催化肽结合谷氨酰胺残基的γ-酰胺基团与各种伯胺(包括某些蛋白质中赖氨酸的ε-氨基)之间形成共价键。该反应通过建立ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸交联和/或将多胺和组胺共价并入蛋白质,导致蛋白质的翻译后修饰。到目前为止,已经描述了八种不同的酶活性转谷氨酰胺酶(1,2). 其中之一TGase2具有额外的G蛋白信号活性(). TGase2在哺乳动物组织中广泛表达(4)发现两者均位于细胞外表面,与细胞外基质相关(5)TGase2参与多种细胞过程,包括信号转导(6),信号转导()细胞粘附和扩散(7),伤口愈合(8)和组织矿化(9).

此外,还证明TGase2是在体内凋亡程序(1012). 表达TGase2反义RNA的细胞对各种药物诱导的凋亡不太敏感,而过度表达TGase的细胞则增加了敏感性(13,14). 因为细胞内GTP,Zn2+并且一氧化氮抑制TGase2的交联活性,TGase2在细胞内的积累不一定与其交联活性的激活有关(15). 然而,Ca2+-酶的依赖性激活导致程序性细胞死亡细胞中形成洗涤剂不溶性交联蛋白支架(16). 这种不溶性蛋白质支架可以在通过吞噬作用清除死亡细胞之前稳定其完整性,从而防止有害细胞内成分的非特异性释放,从而防止炎症反应和旁观者组织中瘢痕的形成(17).

虽然TGase2似乎与体内凋亡程序(1012),在诱导在体外许多细胞中的凋亡,表明只有组织环境中存在的因子才是诱导凋亡的必要条件体内(12). 为了评估TGase2在程序性细胞死亡中的作用,TGase2-/-老鼠已经出生了(18). 因为这些小鼠在胎儿期没有表现出明显的凋亡相关表型,所以我们决定研究TGase2在体内以胸腺和肝脏为模型系统,在不同的生物学背景下进行细胞凋亡程序。本研究中的数据表明,TGase2的缺乏会影响死亡细胞的杀伤和清除。这些事件的干扰源于转化生长因子(TGF)-β激活不足,并与TGase2中脾肿大、自身抗体和肾小球肾炎的发生有关-/-老鼠。这些发现对炎症和自身免疫性疾病(如系统性红斑狼疮)具有指导意义。

材料和方法

体内诱导胸腺细胞凋亡。为了诱导胸腺细胞凋亡,4周龄的TGase2+/+和TGase2-/-给小鼠注射50μg抗CD3单克隆抗体(PharMinen)或0.2 mg地塞米松醋酸盐(Sigma)或暴露于5 Gyγ射线照射。在一些实验中,在治疗前12小时注射25μg中和性抗TGF-β单克隆抗体(R&D Systems),在诱导细胞凋亡时注射第二剂。对照组接受相同剂量的同种对照单克隆抗体(PharMinen)。24小时后通过测量胸腺重量的变化和分析细胞变化来评估胸腺凋亡。对于后者,先分离胸腺细胞,洗涤两次,然后将其重新悬浮在冰镇PBS中,然后用PE标记的抗CD4和Cy5结合的抗CD8(PharMinen)抗体或FITC-标记的结合缓冲液中的膜联蛋白V(Sigma)染色。使用FACSCalibur-FACScan(Beckton Dickinson)盲法分析细胞结合荧光。因为WT和TGase2中胸腺的总细胞数-/-小鼠不同,凋亡诱导后获得的数据以未处理的同窝鼠的百分比表示。

体外胸腺细胞凋亡。分离胸腺细胞(106每毫升细胞数)在添加5%FCS/2 mM谷氨酰胺/1 mM丙酮酸钠/5×10的RPMI培养基1640中培养-537°C/5%CO下的M 2-巯基乙醇2加入0.1μM醋酸地塞米松/10μg/ml抗CD3单克隆抗体或5μM足叶乙甙(Sigma)诱导细胞凋亡。在一些实验中,还添加了5 ng/ml TGF-β1(研发系统)。6小时后,通过7-氨基放线菌素D的摄取来确定细胞死亡的程度(19).

体内肝细胞凋亡的诱导。静脉注射PbNO诱导肝细胞凋亡[10μmol/100 g(Carlo Erba,Milan)]溶于生理盐水。为了进行组织学检查和评估细胞凋亡的发生率,将小的组织碎片固定在福尔马林中,嵌入石蜡中,并用苏木精/伊红染色。凋亡细胞的百分比通过光学显微镜进行评估,即在五个不同的切片上对每个样本500–600个肝细胞进行计数。

TGase2活性的测定。将胸腺均匀化,通过检测TGase2活性[H] 腐烂成N、 N个′-二甲基酪蛋白(11).

TGase2酶的Western Blot分析。将含有1 mg/ml蛋白质的胸腺组织匀浆与等体积的Laemmli缓冲液混合。在10%SDS–聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳。分离的蛋白质被电印迹,并用TGase2单克隆(CUB7402)或多克隆(Upstate Biotechnology,Lake Placid,NY)抗体进行探测。

用定量PCR测定TGase2的表达。在ABI PRISM 7700序列检测系统(Applied Biosystems)上使用5′核酸酶分析进行实时定量PCR。诱导凋亡12小时后,从胸腺中分离出总RNA,并使用100单位的SuperScript II逆转录酶(马里兰州盖瑟斯堡生命技术公司)和0.025μg/μl寡核苷酸(dT)将其中4μg逆转录成DNA15底漆。以5′-CGAAATCCTACGAGAGATACAGC(150 nM)为正向引物,5′-CAGTTTGCGGTTTTGCTTGG(150 nM)为反向引物,以5′-AGCTACCTGGCTGAGAGAGAGACTC(175 nM)作为TaqMan探针(Applied Biosystems)进行PCR。起始浓度的计算基于靶DNA平行运行的标准曲线。核糖体蛋白S26被用作看家基因转录的内部参照物,用于不同cDNA样本之间的标准化。

透射电子显微镜。为了进行透射电子显微镜分析,胸腺样品和肝脏用1%戊二醛固定在0.1 M的二碘酸缓冲液中,切成小块,然后用2%OsO固定4在同一个缓冲区中。然后将组织样品脱水并嵌入环氧树脂中(宾夕法尼亚州华盛顿堡电子显微镜科学斯珀尔)。超薄切片用乙酸铀酰和柠檬酸铅染色,并在蔡司EM900电子显微镜下观察。

巨噬细胞吞噬试验。用RPMI培养基1640通过腹腔灌洗从成年小鼠中获取巨噬细胞,并将其接种在含有10%FCS(2×10)的RPMI培养液1640中2%明胶处理的24孔板上5单元格)。从40周龄小鼠分离胸腺细胞。通过与抗CD3或同种匹配抗体(大鼠IgG2b、 PharMinen,1μg/106单元格)。为了生成凋亡细胞,通过添加0.5μM钙离子载体A23187诱导胸腺细胞死亡6小时。冲洗后,将每种类型的细胞制剂以10μM的浓度放置在巨噬细胞顶部7共培养1小时后,未被吸收的胸腺细胞被洗掉,而粘附细胞在0.1 Mörensen phosphate(SP)缓冲液(pH 7.4)中预先放置0.5%多聚甲醛30分钟,并在室温下用2.5%戊二醛在SP缓冲液中固定3小时。在大量冲洗后,用2%四氧化锇“染色”细胞以增强对比度,并用相控显微镜进行研究。用于可视化单核细胞增生李斯特菌细菌在Luria肉汤培养基(Difco)中用2μM CellTracker绿(分子探针)荧光标记30分钟,然后在RPMI培养基1640中清洗,然后添加到巨噬细胞培养基中。用1%多聚甲醛固定细胞,并通过表观荧光显微镜进行分析。用于检测酿酒酵母辛普森描述的技术. (20)已应用。

自身抗体检测。用PBS稀释1:40的血清样品在从BioSystems(巴塞罗那)购买的大鼠肝-肾-胃切片上涂敷30分钟。用FITC-标记的山羊抗鼠IgG(Fc特异性)(Sigma)检测结合抗体。

类风湿因子型自身抗体的检测。如前所述,通过固相ELISA检测小鼠IgG同种型特异性自身抗体(IgG1、IgG3、IgG2a和IgG2b标准试剂,南方生物技术协会)(21). 结果为1:100血清稀释液在492 nm±SD处的平均吸光度。

检测含IgM的免疫复合物。肾脏被取出并水平切片,组织块用液氮中的异戊烷进行snap冷冻。切割四个微米的冰冻切片,固定在冷丙酮中,并用稀释在PBS(1:40)中的FITC-标记的抗鼠IgM(Sigma)孵育。在PBS中冲洗后,将载玻片安装在缓冲甘油中。

血清尿素浓度的测定。拉赫玛图拉和博伊德的方法(22)已使用。

统计分析。使用未配对的t吨测试。

结果

TGase2胸腺中凋亡细胞的缺陷清除-/-老鼠。抗CD3单克隆抗体、地塞米松或γ射线照射诱导胸腺细胞凋亡,已知这些信号通过不同的信号通路启动胸腺细胞死亡(11),也诱导了体内WT动物TGase2 mRNA的表达(高达700倍),同时酶蛋白和活性增加(图1A–C). 缺乏外显子5和6的TGase2mRNA在TGase2中表达-/-小鼠,但CUB7402单克隆免疫印迹法无法检测到相应的蛋白(图1A类C类)或多克隆抗体(数据未显示),表明异常蛋白迅速降解。尽管基因敲除动物中该信息的基本稳态水平高于WT对照组,但诱导凋亡后WT小鼠中观察到的增加小于基因敲除小鼠,这表明其转录激活是TGase2依赖性的(图1A类).

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这个体内TGase2的胸腺凋亡程序+/+(填充钢筋)和TGase 2-/-(开放式酒吧)老鼠(n个=10)单剂量抗CD3单克隆抗体(50μg)、醋酸地塞米松(0.2 mg)注射液或γ射线照射(5 Gy)后24 h。(A类)实时定量PCR测定TGase2 mRNA表达水平的变化。(B类)谷氨酰胺转胺酶活性的变化以纳米摩尔表示[H] 每毫克蛋白质和每小时加入腐胺。(C类)使用单克隆抗体CUB7402通过Western blot分析检测TGase2蛋白水平。已知表达TGase2的WT小鼠的肝提取物用作阳性对照。(D类)胸腺重量下降。(E类)总电池数量减少。(F类)CD4+CD8+胸腺细胞的存活率表示为未治疗对照组CD4+CD8+细胞绝对数量的百分比,以及(G公司)通过FACS分析确定所有胸腺细胞中膜联蛋白V阳性细胞的百分比。数据表示平均值±SD。与WT小鼠的统计差异(*,P(P)< 0.05;**,P(P)< 0.004). (H(H))TGase2胸腺的电镜切片+/+和TGase2-/-地塞米松治疗的小鼠。WT小鼠(H(H))巨噬细胞内有凋亡细胞,呈大的电子致密体。(插入)一个巨噬细胞和三个吞噬的凋亡小体。在TGase2中-/-老鼠()如图所示,游离凋亡小体堆积明显,经常观察到成簇的凋亡小体(×1500)。

4周龄敲除小鼠的胸腺小于野生型小鼠,差异显著(P(P)<0.002)胸腺细胞数量减少(26.2±2.3×107对比15.9±1.9×107代表10只动物的平均值±SD),但各胸腺细胞群的百分比没有变化。当比较WT和基因敲除小鼠对凋亡刺激的反应时,胸腺重量的损失百分比(图1D类)和细胞数(图1E类)发现在每个治疗组的基因敲除动物中都有所减少。因为所有治疗只影响CD4+CD8+人群,所以当比较CD4+CD8+细胞存活的百分比时,这种差异最为明显(图1F类). 观察到TGase2中胸腺细胞损失减少-/-小鼠可能是凋亡率降低或吞噬作用降低的结果。为了区分这些替代方案,还测定了凋亡诱导后膜联蛋白V+(游离凋亡)胸腺细胞百分比的变化。如所示图1G公司,TGase2的胸腺-/-与WT相比,小鼠annexin V+凋亡细胞显著增加。据此,地塞米松治疗的WT小鼠胸腺的电镜分析显示胸腺典型萎缩,凋亡细胞的浓缩细胞核主要与巨噬细胞有关(图1H(H)). 相反,在TGase2的胸腺中-/-小鼠,大量存在自由凋亡小体,通常形成大簇(图1).

TGase2在肝脏中的炎症反应伴随着凋亡细胞的清除缺陷-/-老鼠。为了研究不同器官中凋亡细胞的清除情况,我们注射成人TGase2-/-单剂量PbNO小鼠这种治疗诱导增殖反应,导致3天内肝脏重量加倍,随后进入退化期,包括凋亡和TGase2蛋白和活性的诱导(23),然后肝脏在2-3天内恢复重量。细胞凋亡是通过计数组织切片上典型的凋亡细胞来确定的(图2B类C类). 如所示图2A类,在TGase2的肝脏中-/-小鼠在注射后5天和10天,与WT相比,检测到凋亡细胞显著增加。伴随着凋亡细胞的积累,TGase2中的总肝重量增加-/-与WT动物相比,观察到小鼠(注射后第5天为30%,第10天为80%)。肝脏重量延迟恢复的特征是典型的凋亡细胞在形态学上的积聚,大多数与巨噬细胞无关(图2E类). 相比之下,用类似剂量的PbNO治疗的WT小鼠显示凋亡细胞数量较少,主要由Kuppfer细胞占据(图2F类). 即使在经载体治疗的动物中,与TGase2相比,WT肝脏中观察到的凋亡细胞数量更低-/-肝脏(图2A类). 综上所述,这些数据表明TGase2-/-小鼠在清除凋亡肝细胞方面存在结构性缺陷。凋亡诱导后,这种缺陷与炎症反应有关,肝组织许多部位存在大量血细胞浸润就是证明(图2D类G公司). 在WT小鼠中未发现这种浸润。

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PbNO后WT和TGase2缺失小鼠肝脏的形态学变化治疗。(A类)注射PbNO后3、5和10天,对照组和治疗组小鼠的肝细胞凋亡三。填充钢筋,WT;开口钢筋,TGase2-/-肝脏。数值表示为三个独立实验的平均值±SD。*,与WT小鼠的统计差异(P(P)< 0.05). (B–D类)5天后对治疗过的肝脏进行光学显微镜检查。苏木精/伊红染色切片(×63)显示TGase2中存在大量凋亡肝细胞(箭头)和大量炎症浸润-/-(C类D类),但在WT肝脏中没有(B类). (E–G公司)肝的电镜超微结构分析显示,枯否细胞积极吞噬WT小鼠的凋亡细胞,细胞质内存在凋亡残余物证明了这一点(E类,箭头)。相反,在TGase2缺失的肝脏中(F类)库普弗细胞未清除的凋亡小体(箭头)充满肝窦腔,炎性细胞(主要是淋巴细胞和多形核白细胞)浸润肝实质(G公司). [巴=1μm(E类),2微米(F类G公司).]

活性TGF-β1的产生促进巨噬细胞吞噬凋亡细胞并需要TGase2。为了确定凋亡细胞或巨噬细胞中的TGase2是否需要进行适当的吞噬作用,从WT和TGase2中分离出腹腔巨噬细胞-/-小鼠和暴露于不同组合的凋亡胸腺细胞(表1). 虽然WT和敲除巨噬细胞都能吞噬凋亡的胸腺细胞,但从敲除小鼠分离的巨噬细胞显示,细胞内发现的死亡胸腺细胞的平均数量显著减少。从基因敲除小鼠分离的100个巨噬细胞在1小时内摄取的凋亡细胞总数仅为WT动物的50%。这种缺陷似乎对巨噬细胞具有选择性,因为当使用WT或敲除胸腺细胞时,吞噬效率没有差异(表1). 此外,这种缺陷似乎仅限于作为TGase2的凋亡细胞的吞噬作用-/-巨噬细胞表现出正常的吞噬细菌、酵母或调理后的非凋亡胸腺细胞的能力,如表1.

表1。

吞噬作用L单核细胞增多症,酿酒酵母,以及WT和TGase2调理和非调理的胸腺细胞-/-巨噬细胞(MΦ)
含摄入颗粒的重量MΦ,%T酶2-/-MΦ,含摄入颗粒,%
WT凋亡胸腺细胞76.7±8.251.1±4.7*
T酶2-/-凋亡的胸腺细胞77.1±9.151.7±3.7*
非调理胸腺细胞7.1±1.06.2±0.8
抗CD3单克隆抗体调理胸腺细胞46.7±9.849.1±9.9
具有同型对照单克隆抗体的胸腺细胞14.1±2.311.7±1.6
单核细胞增生李斯特菌+50微米77.6±12.182.7±13.1
细胞松弛素B17.6±5.214.7±6.9
酿酒酵母+50微米67.0±20.468.9±8.4
细胞松弛素B22.8±11.724.7±14.1

每个实验组包括三个独立的实验,使用从不同小鼠分离的巨噬细胞。在调理胸腺细胞的情况下,用同型对照单克隆抗体处理的细胞作为非特异性结合的对照,而在细菌和酵母吞噬作用的情况中,用吞噬抑制剂细胞松弛素B处理的细胞用于区分与巨噬细胞的非特异性相互作用。数据表示平均值±SD

*与WT显著不同(P(P)< 0.002)

已知巨噬细胞表达转化生长因子2,这是激活潜在转化生长因子-β1所必需的(6)巨噬细胞吞噬凋亡细胞时特异性释放的细胞因子。测试TGase2中观察到的凋亡细胞清除率降低的可能性-/-小鼠与TGF-β1激活不足有关,凋亡的胸腺细胞暴露于WT或TGase2-/-然后收集条件培养基,并将新鲜的凋亡胸腺细胞等分加入TGase2中-/-巨噬细胞。TGase2能更有效地摄取凋亡细胞-/-与TGase2条件培养基相比,WT条件培养基中的巨噬细胞-/-巨噬细胞(表2),证明TGase2参与了刺激吞噬作用的可溶性因子的产生。此外,加入一种中和的抗TGF-β1,2,3抗体足以抑制这种增强,表明可溶性因子是TGF-α。

表2。

TGase2对凋亡细胞吞噬功能的影响-/-巨噬细胞可以通过WT巨噬细胞激活的TGF-β进行补偿
WT凋亡胸腺细胞的吞噬作用
T酶2-/-CM中来源于WT巨噬细胞的巨噬细胞*T酶2-/-来自TGase2的CM中的巨噬细胞-/-巨噬细胞*
238±21126±17
+α-转化生长因子-β129±18122±13
+同种型特异性单克隆抗体247±22128±15

1小时后测定吞噬量。数据表示四个单独实验的平均值±SD。CM,通过WT或TGase2吞噬凋亡细胞1小时后收集的条件培养基-/-巨噬细胞,如图所示;α-TGF-β,抗TGF-β1,2,3中和单克隆抗体(R&D系统,10μg/ml);中和单克隆抗体的同种特异性单克隆抗体,小鼠IgG1,对照品(Pharmingen,10μg/ml)

*凋亡小体数量/100个巨噬细胞
与从TGase2衍生的CM中观察到的显著不同-/-巨噬细胞(P(P)< 0.002)
与在没有中和单抗的情况下观察到的明显不同(P(P)< 0.002)

TGF-β1在体内细胞凋亡过程中负责诱导TGFase2的表达。TGF-β1可通过其启动子中的TGF-?响应元件诱导TGase2表达(24). 因为我们之前的实验表明体内TGase2的上调需要仅存在于组织环境中的未知因子(12)和TGase2中的TGase2启动子-/-与WT胸腺相比,胸腺在体内细胞凋亡(图1A类),我们询问活性TGF-β是否可能是未知的组织介质之一。如果是这种情况,注射中和抗TGF-β1,2,3抗体可以减少WT小鼠TGase2的上调。事实上,与生理盐水处理过的同窝配偶相比,抗CD3、地塞米松或γ射线照射后TGase2活性的诱导分别是1.7±0.2-、3.8±0.3-和4.7±0.4倍,而在存在抗TGF-β抗体的情况下,诱导仅为1.3±0.1-、2.0±0.2-,和3.1±0.2倍。在每个治疗组中,接受中和抗TGF-β抗体的小鼠中TGase2表达的增加显著降低(P(P)< 0.05,n个= 4). 相同剂量的同种匹配无关抗体没有影响。

TGF-β1促进胸腺细胞凋亡。因为体外TGase2的胸腺细胞凋亡率-/-小鼠没有改变(18),但是体内速度较慢(图1)并且TGase2表达的诱导已被证明可促进细胞凋亡(13),我们测试了TGF-β1是否会促进体外胸腺细胞培养物。TGF-β1的加入仅使WT胸腺细胞的5.1±1.1%自发死亡率增加2.1±0.3%,并使0.1μM地塞米松、10μg/ml抗CD3单克隆抗体和5μM足叶乙甙诱导的细胞死亡增加26.4±2.9、13.1±1.6和26.7±2.2%,分别(每个值与控制值显著不同P(P)< 0.05,n个=4),培养6小时后检测到。然而,TGF-β1的这种作用与凋亡细胞中TGase2的上调无关,因为它促进了TGase2中胸腺细胞的凋亡-/-小鼠达到类似程度(数据未显示)。

T酶2-/-小鼠出现自身抗体、脾肿大和免疫复合物肾炎。然后我们研究了TGase2缺乏的长期影响。我们发现25个1年龄TGase2中有10个-/-小鼠有抗核成分的自身抗体(图3A类)和/或平滑肌细胞,而20只年龄匹配的对照WT小鼠均未检测出阳性。此外,携带自身抗体的10只小鼠出现脾肿大,CD8数量没有变化+T细胞,CD4数量显著减少+T细胞(13±3×106与正常值25±4×106)B细胞数量显著增加(240±60×106与正常160±35×106 P(P)< 0.05,n个= 10). 这些脾脏表现出脾脏过度活动的白髓肥大特征(图3B类). 此外,在25只受试敲除动物中的18只中检测到IgG型抗IgG2a抗体滴度增加。这18只动物的平均OD492ELISA法测得0.310±0.112,而0.071±0.022(n个=15)在野生动物中(P(P)< 0.002). (无应答者的截止值为0.090 OD(背景值)。然而,20只WT小鼠中有5只的滴度也升高。抗IgG抗体滴度升高1在九只抗核阳性敲除小鼠中的五只和一只抗核抗体阴性小鼠中也检测到抗体(数据未显示),而没有检测到抗IgG1在WT小鼠中发现抗体。到15个月大时,10只基因敲除小鼠中有5只患上了被诊断为免疫复合物肾小球肾炎的肾病(图3C类). 高血清尿素浓度(31至>100 mM,而正常值为11±3 mM)表明肾小球功能障碍。在同一年龄段,15只WT动物中有3只表现出抗核阳性,但没有肾脏损伤的迹象。

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TGase2中自身抗体、脾肿大和免疫复合物肾炎的患病率-/-老鼠。(A类)TGase2血清中抗核抗体的检测-/-小鼠使用大鼠肝脏切片。(左侧)对核部件的弱反应;(赖特)强烈的抗核反应性。(B类)1岁TGase2切片的光镜图像-/-(左侧)和WT(赖特)苏木精/伊红染色的小鼠脾脏。脾脏重量分别为413和96 mg(×6)。(C类)用FITC-标记的山羊抗鼠IgM抗体对冷冻肾切片染色,显示肾小球中存在含IgM的免疫复合物。

讨论

凋亡细胞在胸腺中的吞噬作用非常有效,因此大多数死亡细胞被巨噬细胞吞噬,流式细胞仪分析通常无法看到。因此,TGase2胸腺中膜联蛋白V+细胞的百分比明显增加-/-凋亡诱导后的小鼠表明,这些小鼠的凋亡细胞吞噬功能有缺陷。对组织切片的分析进一步支持了这一假设,该分析揭示了非吞噬细胞凋亡细胞的积聚。诱导肝增生后,凋亡细胞清除缺陷也很明显,表明这不是一种器官特异性缺陷。在这种情况下,凋亡细胞清除率降低与炎症浸润有关。这一观察结果与先前的研究一致,研究表明凋亡细胞清除的效率是抑制组织炎症的关键因素(25). 然而,由于与WT相比,敲除小鼠中所有存活胸腺细胞百分比的增加高于膜联蛋白V+细胞百分比的提高,因此敲除小鼠胸腺细胞的凋亡也受到影响。

已有研究表明,巨噬细胞吞噬凋亡细胞时会特异性释放TGF-β1,但在其他类型的吞噬过程中不会释放(26). 巨噬细胞对凋亡细胞磷脂酰丝氨酸的识别调节TGF-β1的释放(27)这是凋亡细胞吞噬过程的早期步骤。为了激活TGF-β1,还需要TGase2(8). 我们的结果表明,巨噬细胞产生的TGase2是有效清除凋亡细胞所必需的,并且TGase2的吞噬率降低-/-巨噬细胞与TGF-β1激活不足有关。

TGase2功能缺陷的长期后果是自身免疫的发展。这一发现与小鼠免疫系统系统暴露于凋亡胸腺细胞导致自身抗体瞬时产生的观察结果一致(25,28,29)死亡细胞清除缺陷与自身免疫有关(30,31). 未经处理的凋亡细胞可能释放核和细胞成分,从而触发自身免疫,这一事实部分解释了这一观察结果。因此,TGase2染色细胞中缺乏形成不溶于洗涤剂的交联蛋白聚合物-/-小鼠,至少可以部分阻止细胞内容物的泄漏(16),可进一步促进自身免疫的发展。此外,TGF-β是一种众所周知的免疫调节细胞因子,在炎症和自身免疫反应的下调中起着关键作用(32). 因为在我们的模型中,胸腺细胞的凋亡也受到影响,自身反应性T细胞也可能因无效的阴性选择而积聚,并有助于自身免疫的发展。为了支持这一结论,我们在这些小鼠中发现了IgG型抗IgG抗体,其产生需要自身反应CD4的功能+T细胞。

TGase2上调与体内许多细胞的凋亡程序(1012). 虽然这种酶的存在促进或诱导了某些细胞的凋亡(13,18),在缺乏TGase2活性的情况下可以诱导凋亡程序,并且在体外许多细胞在没有明显上调酶的情况下死亡。事实上,同样的凋亡刺激上调了胸腺中的酶体内未能做到这一点在体外表明至少在胸腺细胞中TGase2的上调需要组织环境(12). 虽然体内我们发现TGase2缺失小鼠胸腺中的细胞死亡率降低在体外TGase2的凋亡率-/-WT胸腺细胞相似(18). 同样体内在体外速率表明组织环境中存在的因素在决定体内胸腺细胞凋亡率。最近的两份报告表明吞噬相关因子可能在秀丽隐杆线虫(33,34). 与凋亡和吞噬是随后但独立的现象这一传统概念相反秀丽线虫工作和我们的数据表明这两个过程之间存在相互作用体内导致复杂的凋亡吞噬过程。在脊椎动物中,这似乎在预防炎症和自身免疫方面发挥了关键作用。综上所述,数据表明,这种相互作用是由巨噬细胞识别凋亡细胞外脂层中的磷脂酰丝氨酸启动的(27). 这种相互作用诱导凋亡特异性巨噬细胞活化(26)这涉及产生活性TGF-β的TGase2依赖性步骤。激活TGF-β后下调巨噬细胞炎症细胞因子的形成(26)如本文所示,刺激吞噬速率。此外,TGF-β在凋亡过程中促进胸腺细胞凋亡和胸腺细胞中TGase2的同时积累体内总的来说,我们的结果进一步支持了编程死亡细胞和招募巨噬细胞之间的串扰,并证明TGase2是这种凋亡吞噬细胞机制的一个元素,其功能对防止炎症和自身免疫至关重要。

致谢

我们感谢S.Varga对巨噬细胞进行染色,感谢P.Aeschlimann和Z.Hartmann提供技术援助,以及。Pintye用于照射小鼠。这项工作得到了Országos Tudományos Kutatási Alap Grants OTKA T 034191(致Z.Szondy)和OTKA TS 044798(致L.Fésüs)的支持;Egészségügyi Tudományos Tanács Grant ETT 48/2000(致Z.Szondy);关节炎研究运动,英国,赠款A0560(发给D.A.);欧盟拨款QLGI-1999-00739;意大利工业大学和意大利协会部长(致M.P.和G.M.);欧盟拨款QLK3-2002-01956(发给总经理);以及欧盟拨款QLK3-CT-2002-017(致Z.Szondy、L.Fésüs和P.M.)。

笔记

缩写:TGase,转谷氨酰胺酶;转化生长因子β。

工具书类

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