血管紧张素转换酶（ACE）调控MHC II类抗原呈递的生理机制研究

一、研究团队与发表信息
本研究由同济大学Tuantuan Zhao、美国Cedars-Sinai医学中心Kenneth E. Bernstein、同济大学Jianmin Fang（通讯作者）及浙江大学Xiao Z. Shen（通讯作者）合作完成，发表于2017年7月的*Lab Invest*期刊（DOI:10.1038/labinvest.2017.32）。

二、学术背景与研究目标
科学领域：研究属于免疫学与分子生物学交叉领域，聚焦抗原呈递细胞（APCs）中血管紧张素转换酶（angiotensin converting enzyme, ACE）对MHC II类分子抗原加工途径的调控作用。
研究背景：
1. MHC II类途径的重要性：CD4+ T细胞的激活依赖APCs通过MHC II类分子呈递外源肽段，该过程涉及内体-溶酶体途径的蛋白水解与肽段装载。
2. ACE的多功能性：传统认知中ACE通过切割血管紧张素I调控血压，但近年发现其广泛表达于APCs（如巨噬细胞、树突状细胞），且可能参与MHC I类抗原加工（Shen et al., 2011）。
3. 科学问题：ACE是否通过其肽酶活性影响MHC II类抗原呈递？其生理意义何在？
研究目标：明确ACE在MHC II类抗原加工中的具体作用机制，并探索其免疫调控潜力。

三、研究流程与方法
1. 实验模型构建
- 基因工程小鼠：
- ACE敲除（KO）小鼠：完全缺失ACE表达。
- ACE过表达（ACE10）小鼠：髓系细胞特异性高表达ACE。
- 野生型（WT）小鼠：作为对照。
- OT-II转基因小鼠：提供OVA323–339特异性CD4+ T细胞。
- 细胞模型：硫代乙醇酸盐诱导的腹腔巨噬细胞（纯度>95%），作为APCs。

2. 体外抗原呈递实验
- 抗原处理：巨噬细胞分别孵育卵清蛋白（OVA）或鸡卵溶菌酶（HEL），通过固定细胞终止内吞过程。
- T细胞激活检测：
- CD69上调：流式细胞术检测OT-II T细胞表面CD69表达。
- 细胞因子分泌：ELISA定量IL-2（反映T细胞激活）。
- 关键对照：直接添加预切割的OVA323–339肽段，排除ACE对MHC II分子表达或共刺激信号的影响。

3. 体内免疫应答评估
- 免疫方案：
- CFA佐剂：皮下注射OVA/CFA乳化液，9天后取脾脏和淋巴结。
- Alum佐剂：腹腔注射OVA/Alum，14天后加强免疫。
- 检测指标：
- 细胞免疫：ELISA检测IFN-γ（Th1）和IL-17A（Th17）。
- 体液免疫：定量抗OVA IgG亚类滴度。

4. ACE定位与活性验证
- 共聚焦显微镜：通过乳胶珠吞噬实验，标记ACE与内体（EEA1）、溶酶体（LAMP1）及MHC II类分子（I-Ab）的共定位。
- 酶活性干预：
- 抑制剂处理：体外使用赖诺普利（lisinopril）阻断ACE活性。
- 突变体转染：巨噬细胞转染催化活性缺失的ACE突变体（mACE），对比野生型ACE的效果。

5. 数据分析
- 统计方法：非配对双尾t检验，数据以均值±标准误（SEM）表示。

四、主要研究结果
1. ACE水平直接影响抗原呈递效率
- 体外实验：
- ACE10巨噬细胞呈递OVA323–339的效率较WT提高3倍（CD69和IL-2水平，p<0.001），而ACE KO细胞显著降低（图1）。
- HEL呈递中，ACE对不同表位作用相反：增强HEL30–53，抑制HEL20–35和HEL74–88（图3），提示ACE的底物选择性。
- 机制验证：
- ACE不影响MHC II类分子或共刺激分子（CD80/CD86）表达（图2a），也不改变抗原内吞能力（图2b）。

2. 体内免疫应答增强
- ACE10小鼠免疫后：
- 细胞免疫：脾细胞IFN-γ和IL-17A分泌量较WT高5.5倍（p<0.001）（图4a,b）。
- 体液免疫：抗OVA IgG1滴度增加20倍（图4c），且与佐剂类型无关（图4d）。

3. ACE的亚细胞定位与催化依赖性
- ACE与内体/溶酶体及MHC II类分子共定位（图5a-c），支持其直接参与抗原加工。
- 催化活性缺失（mACE转染或赖诺普利处理）完全取消ACE10的增强效应（图5d, 图6a），证实酶活性是关键。

4. 药物干预的免疫调节潜力
- 高剂量赖诺普利（6 mg/kg/day）可逆转ACE10小鼠的免疫增强效应（图6b），提示ACE抑制剂或可调控过度免疫反应。

五、研究结论与价值
科学意义：
1. 理论突破：首次揭示ACE通过切割肽段调控MHC II类抗原呈递，扩展了其对免疫系统的生理功能认知。
2. 应用潜力：
- 免疫增强：过表达ACE的APCs或可增强肿瘤或感染免疫应答（如ACE10小鼠对黑色素瘤的抵抗性）。
- 免疫抑制：ACE抑制剂可能用于自身免疫疾病治疗，但需权衡剂量以避免低血压副作用。

局限性：人类ACE抑制剂常规剂量（0.5 mg/kg/day）的免疫调节效果仍需验证。

六、研究亮点
1. 多模型验证：结合基因工程小鼠、体外细胞模型及药理学干预，全面阐明ACE的免疫调控作用。
2. 方法创新：
- 利用吞噬实验定位ACE于内体-溶酶体途径，直接关联其与抗原加工空间。
- 设计催化活性突变体（mACE），明确酶活性的必要性。
3. 临床启示：为ACE抑制剂的免疫副作用提供了机制解释，并提出了新的免疫治疗靶点。

七、其他发现
- 疾病关联：ACE在结节病（sarcoidosis）患者的巨噬细胞中高表达，可能通过MHC II类途径参与病理过程。
- 交叉领域价值：研究连接了心血管药物（ACE抑制剂）与免疫调控，为跨学科研究提供范例。