白细胞在清除死肝细胞中发挥意想不到的作用

一种通常与对外来颗粒的免疫反应相关的白细胞可能在清除已经发生细胞凋亡的肝细胞方面具有另一种作用——细胞被编程为以受控方式死亡。

中性粒细胞钻入凋亡的肝细胞。(A) WT 和 MRP8cre/DTR 小鼠肝组织的活体显微镜图像。中性粒细胞用抗 Ly6G 抗体（绿色）静脉注射标记，KCs 用抗 F4/80 抗体（红色）标记，凋亡细胞用膜联蛋白 V（蓝色）标记。如方法中所述，使用 IMARIS 软件检测和分析内部的中性粒细胞和与凋亡肝细胞相关的 KC。从中性粒细胞到凋亡肝细胞边界的距离记录在表 S6 中。在 WT 肝脏中观察到总共 24 个凋亡细胞，平均有 2 个穴居中性粒细胞。比例尺，100 微米。(B) 在指定时间点，小鼠肝脏中嗜中性粒细胞吞噬凋亡肝细胞的活体图像序列。中性粒细胞标有 iv 注射抗 Ly6G 抗体（绿色），凋亡细胞用 Annexin V（红色）标记。在 12 个 WT 小鼠肝脏中观察到总共 13 个具有穴居中性粒细胞的凋亡细胞。比例尺，20 微米。(C) 被中性粒细胞占据的凋亡小鼠肝细胞的电子显微镜图像。凋亡的肝核 (AN) 通过扭曲的核膜（由黑色箭头指向）是显而易见的。中性粒细胞由具有特征性多叶核的白色箭头表示。观察到29个具有穴居中性粒细胞的凋亡细胞。比例尺，5 微米。数据代表三次独立的实验。信用：(C) 被中性粒细胞占据的凋亡小鼠肝细胞的电子显微镜图像。凋亡的肝核 (AN) 通过扭曲的核膜（由黑色箭头指向）是显而易见的。中性粒细胞由具有特征性多叶核的白色箭头表示。观察到29个具有穴居中性粒细胞的凋亡细胞。比例尺，5 微米。数据代表三次独立的实验。信用：(C) 被中性粒细胞占据的凋亡小鼠肝细胞的电子显微镜图像。凋亡的肝核 (AN) 通过扭曲的核膜（由黑色箭头指向）是显而易见的。中性粒细胞由具有特征性多叶核的白色箭头表示。观察到29个具有穴居中性粒细胞的凋亡细胞。比例尺，5 微米。数据代表三次独立的实验。

这项研究提供了编辑们所说的确凿证据，证明中性粒细胞通过钻入细胞来破坏正在经历凋亡的肝细胞——作者称之为“穿孔细胞增多症”的过程。研究结果还表明，缺乏中性粒细胞可能是人类自身免疫性肝病(AIL) 的一个原因，对针对该疾病的新治疗策略具有潜在影响。

成人体内每天有数十亿个凋亡细胞被一组称为吞噬细胞的免疫细胞清除。中性粒细胞约占人类白细胞总数的 50-70%，是一种吞噬细胞。然而，与其他吞噬细胞不同，人们普遍认为它们被排除在凋亡细胞之外，因为它们会促进炎症，从而损害附近的健康细胞和组织。目前的研究结果现在挑战了这一假设。

“尽管凋亡细胞的特征得到了很好的表征，但它们在人体样本中并不常见，这可能是因为它们被吞噬细胞如此有效地去除了，”共同主要作者、生物治疗国家重点实验室神经外科副研究员 Luyang Cao 说。四川大学华西医院肿瘤中心。“这意味着负责清除凋亡细胞的特定吞噬细胞仍然未知，我们不知道它们是否对身体的不同组织具有特异性。”

为了确定负责清除肝脏中凋亡细胞的吞噬细胞，研究小组从肝细胞癌或肝血管瘤引起的肿瘤患者的肝组织中获取了细胞。他们使用两种不同的染色技术来确认样本中哪些细胞发生了凋亡。

在来自 32 名患者肝脏的总共 281 个凋亡肝细胞中，研究小组注意到每个细胞都被多达 22 个嗜中性粒细胞充盈。之前有人提出，一种叫做 Kupffer 细胞的吞噬细胞负责清除凋亡的肝细胞，但当研究人员在样本中寻找 Kupffer 细胞时，他们发现几乎没有。

因此，他们假设中性粒细胞是通过他们称为穿孔细胞增多症的过程去除死肝细胞的主要吞噬细胞。这与大多数其他吞噬细胞使用的吞噬凋亡细胞的通常过程形成对比。

为了确认中性粒细胞清除凋亡肝细胞的机制，该团队试图使用活体显微镜观察小鼠肝脏中的过程——一种活体成像技术，可以在活生物体中实时观察生物过程。他们用一种叫做 Annexin V 的蛋白质标记肝细胞，用一种抗 Ly6G 抗体标记中性粒细胞。

与他们在人体样本中的发现一致，研究小组观察到中性粒细胞钻入并清除了小鼠的死肝细胞。这个过程快速而严格，死细胞在四到七分钟内被完全消化。

“我们发现中性粒细胞钻入并清除凋亡的肝细胞有助于解开凋亡清除过程中的一些谜团，”共同通讯作者、生命科学学院基因工程国家重点实验室助理教授何喜阁赛因说。 ，复旦大学，中国。

接下来，该团队试图调查减少小鼠中性粒细胞数量是否会影响凋亡肝细胞的清除。在来自中性粒细胞耗竭小鼠肝脏的细胞样本中，凋亡细胞的百分比显着高于正常小鼠——分别为 0.92% 和 0.2%——表明中性粒细胞耗竭损害了凋亡细胞的清除。他们还注意到在中性粒细胞耗尽的小鼠中存在其他吞噬细胞，这意味着在没有中性粒细胞的情况下其他吞噬细胞具有代偿作用。

凋亡细胞清除缺陷通常与自身免疫性疾病有关，例如 AIL。在中性粒细胞耗尽的小鼠中，研究小组注意到自身抗体增加——免疫细胞错误地攻击身体自身的健康细胞，而不是病毒或细菌等异物。

这种增加不受抗生素治疗的影响，并且仅存在于中性粒细胞耗尽的小鼠中，而不存在于其他吞噬细胞耗尽的小鼠中。这意味着中性粒细胞耗竭与凋亡肝细胞清除受损有关，随后与可能导致 AIL 疾病的自身抗体的产生有关。该团队通过分析患有 AIL 疾病的人类患者的活检样本巩固了这一发现。他们再次发现，在每位患者中，中性粒细胞介导的凋亡细胞清除都受到了损害。

作者表示，需要更多的研究来更好地了解穿孔细胞增多的过程和意义，以及穿孔细胞增多是否发生在肝脏以外的其他器官。下一个重要步骤是如何将这种新发现的细胞凋亡清除机制应用于 AIL 的临床治疗。

“由于无法清除死细胞与炎症和自身免疫性疾病有关，进一步了解中性粒细胞在细胞凋亡清除中发挥的关键作用可能对这些疾病的治疗具有重要意义。我们最近筛选并鉴定了几种显着增强的化合物中性粒细胞穿孔并在小鼠模型中显示出治疗 AIL 的巨大治疗价值，”资深作者 Jingsong Xu 总结道。