WASP介导的抗炎巨噬细胞的调节依赖于IL-10，对肠道内稳态至关

作者：郑山 北京积水潭医院

Wiskott–Aldrich综合征蛋白（WASP）突变导致自身免疫性后遗症，包括结肠炎。然而，WASP如何介导粘膜稳态尚不完全清楚。在这里，我们表明WASP介导的抗炎巨噬细胞的调节对于粘膜稳态和免疫耐受至关重要。在缺乏WASP的情况下，人和小鼠的抗炎巨噬细胞的产生和功能都存在缺陷。WASP在巨噬细胞中的特异性表达，而不是在树突状细胞中的表达，对结肠炎发展的调节至关重要。重要的是，WT抗炎巨噬细胞的转移可防止结肠炎的发展。DOCK8缺陷型巨噬细胞表型改变与WASP缺陷相关的巨噬细胞特性。从机理上，我们发现WASP和DOCK8都通过调节IL-10依赖性STAT3磷酸化来调节巨噬细胞功能。总之，我们的研究表明，抗炎巨噬细胞功能和粘膜免疫耐受需要WASP和DOCK8，IL-10信号调节WASP-DOCK8复合物。
在炎症性肠病（IBD）患者中进行的一项大规模全基因组关联研究确定了超过163个与IBD风险相关的基因座。包含这些风险基因座以及基因表达数据的贝叶斯网络分析确定了一个IBD子网络，该子网络包括在骨髓来源巨噬细胞（BMDM）中高度富集的几个基因（例如IL10、NOD2、HCK和WAS），并指出该IBD子网在调节抗炎巨噬细胞发育和/或功能方面的可能作用。Wiskott–Aldrich综合征（WAS）基因编码肌动蛋白细胞骨架蛋白WAS蛋白（WASP），与其他IBD相关基因一起，是该子网络中鉴定的基因之一。WAS患者通常表现为反复感染、血小板减少和湿疹。此外，10%的患者出现IBD，129SvEv背景下100%的Was−/−小鼠出现自发性结肠炎。WASP表达仅限于造血谱系，在大多数WASP缺乏的白细胞中观察到广泛的缺陷。WASP调节细胞骨架依赖性功能，包括足小体的形成、迁移、吞噬和各种先天免疫细胞的抗原摄取。我们的小组此前曾报道，先天免疫细胞是肠道炎症的主要驱动因素。在转移未分化的WT CD4+T细胞后，Was−/-Rag2−/-小鼠迅速体重减轻并发展为严重结肠炎，而表达WASP的Rag2–/-小鼠不会发展为结肠炎。总之，这些研究表明，先天免疫细胞内的WASP功能是避免肠道炎症的必要条件。然而，需要WASP来预防炎症的先天免疫群体的确切身份以及WASP在这些细胞中的功能，此前尚未确定。
在过去的二十年中，我们对肠道固有免疫细胞的多样性和独特性的理解得到了极大的扩展。包括树突状细胞（DC）和巨噬细胞在内的组织固有免疫细胞调节针对粘膜微生物和其他管腔抗原的免疫反应。CD103+CD11c+DC通过促进FOXP3+调节性T（Treg）细胞分化和维甲酸和转化生长因子（TGF）-β的产生促进免疫耐受。此外，固有层（LP）CX3CR1高CD11b+CD11c+细胞是调节性髓细胞的子集，其以细胞接触依赖性方式抑制CD4+T细胞增殖15。已经鉴定并表征了几种巨噬细胞亚群，它们不同于经典活化的巨噬细胞16。响应多种刺激，这些交替激活的巨噬细胞表现出免疫调节功能，并产生高水平的抗炎细胞因子白介素（IL）-10，而促炎细胞因子IL-12的水平无法检测。内毒素休克、多发性硬化症和IBD的动物模型已证明这些巨噬细胞的免疫调节潜力。
在这里，我们表明巨噬细胞中WASP的表达对于维持肠道免疫耐受和保护结肠炎至关重要。Was−/−巨噬细胞失去其致耐受性，并获得促炎特征。在幼稚CD4+T细胞转移模型中，WASP的巨噬细胞特异性缺失导致严重结肠炎。重要的是，我们证明骨髓来源的抗炎巨噬细胞的产生和功能需要WASP。同样，WAS患者表现出抗炎巨噬细胞的发育和功能受损。从机制上，我们发现IL-10调节WASP:DOCK8信号复合物。总之，这些数据表明WASP通过调节抗炎巨噬细胞来调节肠道内稳态。
我们试图研究WASP在粘膜和非粘膜部位巨噬细胞分化中的作用。在LP中，单核细胞在分化过程中经历了几个发育阶段，根据Ly6c和主要组织相容性复合物（MHC）II的表达可分为四个不同的组：P1（Ly6chi MHCII−）、P2（Ly6cint至hi MHC II+）和P3+P4（Ly6clow MHC II+P4 CX3CR1+）。P2 LP巨噬细胞具有促炎特性，而P3和P4 LP巨噬细胞具有抗炎特性。为了检查WASP是否调节LP巨噬细胞分化和功能，并尽量减少炎症对巨噬细胞分化偏斜的影响，我们比较了大肠杆菌病前5周大的Was−/−和野生型（WT）小鼠结肠巨噬细胞的表型。在这些Was−/−小鼠中，我们观察到P2促炎巨噬细胞的百分比显著增加（***p < 0.001，Student t检验）和P3、P4抗炎巨噬细胞百分比的降低（***p < 0.001，Student t检验）与WT小鼠进行比较。这些变化在12周龄的Was−/−小鼠中更为明显。尽管与野生型动物相比，was−/−小鼠中P2与P3/P4巨噬细胞的频率相反，但与对照动物相比，所有巨噬细胞亚群的绝对数量在was−/-小鼠中更大，这很可能是由于炎症环境中循环单核细胞的募集增加所致。在Was−/−Rag−/−小鼠（129 SvEv背景）中，巨噬细胞数量也明显改变，在没有T细胞转移的情况下，其不会发生结肠炎症。为了进一步表征功能性LP巨噬细胞，我们评估了分选的P3中促炎基因和抗炎基因的表达 + 从5周龄的Was−/−和WT小鼠分离的P4巨噬细胞。在was−/−P3中，包括Arg1、Fizz1、Ym1和Il10在内的抗炎基因的表达较低 + P4巨噬细胞与WT巨噬细胞的比较。有趣的是P3 + 来自Was−/−小鼠的P4巨噬细胞本质上更具促炎性，如炎症基因（包括Il1b、Il23、Tnf和Il12）的更高表达所证明的。P2巨噬细胞中炎性基因的单细胞表达在WT和Was−/−小鼠之间是可比较的。