【导语】
在人体免疫系统的战场上,中性粒细胞是冲锋陷阵的“敢死队”,它们通过释放“天罗地网”(中性粒细胞胞外陷阱,NETs)来捕杀病原体。然而,NETs的过度产生,则会引发严重的炎症和自身免疫疾病。2024年,《Nature》的一项突破性研究揭开了免疫系统调控NETs的关键“刹车信号”——MICL(髓系抑制性C型凝集素样受体,亦称CLEC12A),该受体直接识别NETs中的DNA,对调控中性粒细胞的激活至关重要,为治疗类风湿性关节炎、红斑狼疮等疾病提供了全新思路。
01 控制中性粒细胞的活化来维持免疫稳态
当MICL功能缺失或受到抑制时,会通过ROS-PAD4通路导致NETs大量形成,并触发自身炎症性正反馈循环。在类风湿性关节炎的患者体内出现针对MICL的自身抗体,并抑制MICL的核心功能。在其他与NETs异常形成相关的疾病(如红斑狼疮和重症COVID-19)患者体内,也检测到具有类似抑制作用的抗MICL自身抗体。这些发现证明了:MICL对NETs的识别是一种自我调控通路,通过控制中性粒细胞的活性和NETs的形成来维持免疫稳态。
免疫系统需要在控制感染与避免导致宿主组织损伤的过度炎症之间平衡免疫应答。抑制性受体的缺失或突变常与炎症爆发及破坏性自身免疫反应相关。在这篇文章中发现,MICL正是此类调控类风湿性关节炎发病的关键受体。与WT小鼠相比,MICL缺陷小鼠(Micl−/−)在胶原抗体诱导性关节炎(CAIA)模型中表现出不可缓解的关节炎症。
02 MICL调控中性粒细胞应答
在CAIA模型中,与WT小鼠相比,Micl−/−小鼠表现出严重的且不可缓解的关节炎症。Micl−/−小鼠关节中的中性粒细胞数量显著增加,而其他髓系细胞群未受影响。在类风湿性关节炎的另一模型——K/BxN血清转移模型中,MICL的缺失同样加剧了关节炎症。与CAIA模型一致,K/BxN血清转移模型中的Micl−/−小鼠中性粒细胞数量高于WT小鼠。在未处理的Micl−/−小鼠骨髓或血液中,细胞群比例未发生改变。
在CAIA和K/BxN血清转移关节炎模型中,MICL缺陷的特征是小鼠关节内中性粒细胞数量增多且激活增强。中性粒细胞清除后,WT与Micl−/−小鼠的临床病症均显著减轻至同等程度。使用特异性较低的标记物GR-1清除中性粒细胞时,两组小鼠的疾病严重程度亦呈现相似下降。以上数据表明,CAIA模型中Micl−/−小鼠的病理加剧完全源于中性粒细胞群体。
尽管WT的中性粒细胞不会改变疾病的严重程度,但将MICL缺陷中性粒细胞转移至WT小鼠后,关节炎症通过临床评分及组织学改变均显示显著加重。以上结果揭示:CAIA模型中Micl−/−小鼠的病理损伤由中性粒细胞功能异常直接驱动。
03 MICL调控NETs形成
Micl−/−中性粒细胞在尿酸晶体(MSU)刺激下ROS水平显著升高,但对佛波酯(PMA)或酵母聚糖无此效应。Micl−/−中性粒细胞在烟曲霉菌菌丝刺激下也产生更高水平的ROS(已知该刺激可诱导ROS生成)。
MICL通过SHP1/2传递胞内抑制性信号。通过抑制SHP1/2可增加WT中性粒细胞NETs的形成,但对MICL缺陷细胞无此效应,提示调控该反应需依赖MICL的抑制性信号传导。值得注意的是,通过免疫荧光检测CAIA模型第11天Micl-/-小鼠关节,发现NETs形成增加,成像流式细胞术结果亦证实此现象。
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除ROS外,NETs的形成还需通过PAD4介导的组蛋白瓜氨酸化。使用两种PAD4抑制剂处理Micl−/−小鼠后,其疾病严重程度恢复至WT水平。特异性PAD4抑制在K/BxN血清转移关节炎模型中同样减轻了MICL缺陷小鼠的疾病严重程度。体内给予DNase I降解NETs可缓解CAIA模型中Micl−/−小鼠的临床病症,但对WT小鼠无影响。以上数据证明:关节炎模型中MICL缺陷小鼠的病理损伤源于NETs形成的异常调控。
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04 抗MICL抗体的受体阻断效应在疾病模型中的验证
为进一步验证抗MICL抗体的受体阻断效应,研究人员采用替代模型——胶原诱导性关节炎(CIA)进行测试。CIA是一种重要的T细胞依赖性关节炎模型,可重现人类疾病的病理生理学与组织学特征。抗MICL抗体改变MICL功能的能力使研究人员能够在DBA/1小鼠诱导的CIA模型中探索该受体的作用。与前期实验一致,向DBA/1小鼠给予抗MICL抗体加重了CIA疾病,并增加关节中性粒细胞数量。这些结果证实:抗MICL抗体通过干扰受体功能及其调控中性粒细胞激活的能力,在不同小鼠模型中加剧关节炎症。

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由于既往研究在类风湿性关节炎患者队列中检测到抗MICL抗体存在,本研究进一步探究这些抗体是否影响中性粒细胞的激活。研究人员发现:抗人MICL抗体在体外可增强人中性粒细胞对MSU(而非PMA)刺激的呼吸爆发及NETs形成。此外,类风湿性关节炎患者血清样本可增强MSU刺激下人中性粒细胞的ROS生成;该效应与抗MICL血清滴度直接相关,证明患者抗MICL抗体干扰了MICL功能。
05 抗MICL抗体与临床关联性验证
为明确抗MICL抗体是否影响临床病例的疾病严重性,研究人员通过基于ELISA的检测法进一步分析了类风湿性关节炎(RA)患者中这些抗体的流行情况。这篇文章中检测了来自苏格兰类风湿性关节炎队列(SERA)的200份患者血清样本及所匹配的对照。发现多数RA患者血清中抗MICL自身抗体滴度显著升高(图3d),部分无RA的健康对照中亦检测到高水平自身抗体。
抗MICL自身抗体水平与类风湿因子(RF)水平相关。RF是一种靶向IgG抗体Fc区的自身抗体,用于RA诊断、分型及预后评估。RA患者血清抗MICL自身抗体水平还与抗环瓜氨酸肽(CCP)抗体水平显著相关,提示其与NETosis及疾病严重性存在直接关联。综上,抗MICL的自身抗体水平与RA患者疾病严重程度相关。
06 MICL是NETs的模式识别受体
鉴于NETs可激活未致敏中性粒细胞的促炎功能,研究人员探究抗体介导的干扰或MICL功能缺失是否影响中性粒细胞对NETs本身的应答。研究人员发现:与WT中性粒细胞相比,暴露于NETs的MICL缺陷中性粒细胞ROS生成显著增加,且NETs形成增多。
用NETs刺激两组小鼠细胞后,ROS抑制剂DPI与NETs抑制剂PAD4均可阻断NETs形成,表明该过程依赖NADPH及PAD4活性。为验证人MICL是否具有相似功能,研究人员利用CD34+造血祖细胞构建MICL敲除人中性粒细胞,发现其对预制备NETs的ROS生成较对照细胞增加。添加抗人MICL抗体后,健康对照分离的正常人中性粒细胞对人源NETs的ROS应答亦显著增强。
07 MICL调控真菌诱导的NETs
研究人员检测了烟曲霉菌(A. fumigatus)引发的中性粒细胞应答。NETs形成在抗烟曲霉菌免疫中至关重要,可抑制真菌生长并阻止组织播散。研究人员发现烟曲霉菌菌丝可诱导NETs释放,且MICL缺陷中性粒细胞或抗MICL抗体处理的人中性粒细胞在体外对该病原体的NETs形成显著增加。
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进一步研究发现,MICL缺陷小鼠存活率增加与NETs形成增强相关:使用PAD4抑制剂(GSK484)处理可使其对烟曲霉菌感染的易感性恢复至WT水平,而NET抑制剂对WT小鼠无影响。抑制剂处理还增加了MICL缺陷小鼠脑部真菌负荷。这些结果表明:MICL缺陷小鼠中NETs形成的失调增强了其对系统性真菌感染的抵抗力。
08 研究意义重大
MICL直接识别NETs,通过启动胞内信号抑制中性粒细胞应答,从而避免NETs的进一步生成。这一调控机制对限制NETs介导的炎症状态(如关节炎、系统性红斑狼疮或重症COVID-19感染)至关重要——在这些疾病中,MICL可阻止正反馈循环,避免炎症爆发。
MICL代表了一种新型普适性自调控通路,可阻止自身免疫中中性粒细胞异常活化及继发性组织损伤。MICL的发现揭示了免疫系统在抗感染与防自伤之间的精妙平衡,这将彻底改变炎症性疾病的治疗策略。
作者介绍Author
Gordon D. Brown
MRC Centre for Medical Mycology, University of Exeter, Exeter, UK.
阿伯丁大学免疫学教授;埃克塞特大学教授;MRC医学真菌中心主任。他的主要研究方向是C型凝集素受体及其在体内平衡和免疫中的作用,特别关注抗真菌免疫。