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通过PMA激活的中性粒细胞及其途径概述

期刊:cellsDOI:10.3390/cells11182889

该文档为类型b(综述文章)。以下是报告内容:


该文章题为《Neutrophil Activated by the Famous and Potent PMA (Phorbol Myristate Acetate)》,作者包括Hylane Luiz Damascena、Wendy Ann Assis Silveira、Mariana S. Castro和Wagner Fontes,隶属布拉西利亚大学生物学科学研究所细胞生物学系蛋白质化学与生物化学实验室。文章发表于Cells期刊2022年第11卷第2889篇文章,接收日期为2022年7月24日,接受日期为8月29日,出版日期为9月16日。文章是一篇关于中性粒细胞(neutrophil)在PMA(Phorbol Myristate Acetate)激活下的信号通路和功能特性的综述。

文章主题与背景

本文聚焦于PMA激活的中性粒细胞,综述了过去31年内关于PMA对中性粒细胞的影响及相关信号通路的研究。中性粒细胞是人体免疫系统中一种关键的先天免疫细胞,它们通过吞噬作用(phagocytosis)、活性氧(ROS)产生、释放酶以及形成中性粒细胞胞外网(NETs, Neutrophil Extracellular Traps)而杀灭病原体。研究PMA对中性粒细胞的激活机制,可以更全面地理解中性粒细胞的功能调控和相关信号途径。

尽管PMA是一种人工刺激剂,但它因能显著诱导类似于自然刺激物的途径而被广泛应用于实验研究中。PMA的作用机制涉及蛋白激酶C(PKC)的激活、ROS产生以及NETs的形成。此外,PMA还能够诱导中性粒细胞脱颗粒作用(degranulation)、代谢改变以及细胞骨架的重塑。本文特别强调了不同PKC亚型在中性粒细胞功能中的具体贡献,以及PMA激活途径的调节机制。

文章主要观点

一、PMA诱导的信号传导机制

PMA直接穿过细胞膜,激活分布于细胞质中的PKC亚型(如PKCα、βi、βii、δ等),这些亚型转移到细胞膜并启动不同的信号通路,其中包括磷酸肌醇3激酶(PI3K)途径和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)途径。PI3K信号通过促进磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化为PIP3,进一步激活下游蛋白(如Akt和Pad4)。此外,PMA还诱导PIP2分解为甘油二酯(DAG)和肌醇三磷酸(IP3),其中DAG促进PKC激活,而IP3释放细胞内钙离子储库。

PMA诱导的信号传导机制还涉及NADPH氧化酶的组装。PKC的不同亚型(α、βii、δ等)通过磷酸化NADPH氧化酶的细胞质亚基(如p47phox),促进其转移到细胞膜,与膜结合亚基共同组装成活性氧化酶复合体。这一过程对于ROS的生成至关重要。文中特别提到,PKCδ还通过磷酸化马绒蛋白(MARCKS),激活PI3K信号并参与细胞骨架重塑。

二、脱颗粒作用与粘附迁移

PMA激活中性粒细胞后,会触发脱颗粒作用。中性粒细胞包含初级、次级及三级颗粒,这些颗粒携带多种抗菌蛋白和黏附分子。在脱颗粒过程中,这些颗粒中的蛋白被释放,同时膜蛋白暴露在膜表面,增强中性粒细胞的附着能力和迁移能力。

文章指出,PMA显著促进中性粒细胞表面主要黏附分子的表达,例如LFA-1(CD11a/CD18)和Mac-1(CD11b/CD18),并引发L-选择素(L-selectin)的剪切。同时,PMA诱导的ROS产生和细胞骨架的重塑,也在中性粒细胞的粘附和迁移中扮演了重要角色。

三、中性粒细胞胞外网(NETs)的形成

NETs是一种由DNA和蛋白质构成的网状结构,被中性粒细胞用来捕获和杀灭病原体。其中,PMA诱导NETs的过程被归类为ROS依赖性自杀型(suicidal)NETs。文章强调了几大关键机制:

  1. ROS生成与NETs:PMA通过激活NADPH氧化酶生成ROS,ROS引发一系列机制,包括作用于F-肌动蛋白导致其氧化还原修饰,并通过分解组织促进细胞核的染色质去凝聚化。

  2. PAD4的染色质去凝聚作用:PAD4是参与NETs形成的重要酶,其通过将组蛋白的精氨酸(Arg)转化为瓜氨酸(Cit),降低组蛋白的正电荷,进而促进染色质膨胀和去凝聚。尽管如此,文中指出,对PMA诱导的NETs是否完全依赖于染色质瓜氨酸化存在争议。

  3. 气泡原蛋白D(Gasdermin D)的作用:在PMA激活下,Gasdermin D通过ROS诱导的丝氨酸蛋白酶(如中性粒细胞弹性蛋白酶)裂解。裂解后形成的N端可在膜上组装孔洞,促进细胞外NETs的释放。

此外,NETs的形成还受到钙信号和自噬(autophagy)过程的调节。尽管PI3K在初期自噬和ROS生成中发挥作用,但其是否直接影响NETs的形成仍值得进一步研究。

四、未解之谜和争议点

文章提到PMA激活途径中存在的多处争议。例如: - 有关钙离子在PMA激活角度的作用,目前的文献存在不同意见。有研究认为PMA诱导的钙信号影响ROS生成,而其他研究则表明该效应有限。 - 关于AKT在NETs中的贡献,一些研究证明其参与,而另一些研究则拒绝了这一论点。

文章的意义与价值

本文系统整合了过去31年中关于PMA诱导中性粒细胞活化的主要研究,提出了信号通路中未得到充分解析的关键点,从而为后续研究提供了重要的参考基础。文章提出了一些新观点,例如PAD4可能通过两条独立通路(组蛋白瓜氨酸化与IL-1β释放)共同协调NETs的形成。此外,文章对不同PKC亚型特异功能的梳理,有助于更深刻理解PMA激活中性粒细胞的信号调控。

研究亮点

  1. 系统总结了PMA激活中性粒细胞信号通路的相关研究;
  2. 提出了PAD4双通路调节NETs的假说;
  3. 阐述了PMA激活中ROS、细胞骨架、脱颗粒、表面黏附分子和NETs形成的关联。

这些亮点为后续研究提供了明确的方向,并深化了人们对PMA这一经典研究工具的认识,为炎症反应与中性粒细胞功能研究贡献了宝贵见解。

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