PNAS：揭开免疫系统入侵者的秘密

人类免疫系统是一种强大而神奇的产物。如果你的皮肤有伤口，身体就会调动一系列不同的蛋白质和细胞来愈合伤口。如果你被病毒或细菌感染，你的免疫系统就做出回应，用一系列的细胞来攻击入侵者并中和它。

但有时入侵者想尽办法，利用一些本应保护我们自身的细胞。肺结核(结核分枝杆菌Mycobacterium tuberculosis)及其鲜为人知的近缘种鸟型结核分枝杆菌(毒力不强)，能够隐藏在被称为巨噬细胞的免疫细胞中。现在，来自挪威科技大学(NTNU)的一组研究人员，澄清了这些分枝杆菌诱骗免疫系统、以让它们隐藏在巨噬细胞中的一个重要机制。相关的研究结果发表在七月二十日的《PNAS》杂志。

本文通讯作者、细胞生物学教授、NTNU分子炎症研究中心(CEMIR)联合主任Trude Helen Flo指出，虽然这一发现本身没有直接的临床意义，但是它进一步加深了我们对于“免疫系统如何运作的一般机制”的理解。

她说：“我们认为这是一个通用机制，而不是仅仅局限于分枝杆菌。”因为某些癌症(如肺癌)，与炎症(身体免疫反应的第一步)有关，因此，这些发现为我们理解“什么调节着炎症以及这种调控如何会出错”增加了重要的信息。

Lady Windermere综合征

Flo和她的同事对了解关于“分枝杆菌如何可以停留在人体内”的更多信息非常感兴趣，因为在较不发达国家，肺结核仍然是一个问题，并且由于肺结核抗生物耐药菌株的传播，它正日益成为发达国家的一个问题。

在健康人中，鸟型结核分枝杆菌是不太可能致病，但是这种细菌无处不在，这使得它易于研究。但是，在免疫系统受损的人当中，它可能会造成重大的健康问题，如糖尿病或艾滋病，在儿童或有肺缺陷人当中也会引起健康问题。

她说，事实上，在第十八和第十九世纪，当时富家妇女咳嗽或吐痰被认为是不礼貌的，因此，富裕家庭的妇女被结核分枝杆菌折磨，是不太常见的。鸟型结核分枝杆菌感染有时被称为“Lady Windermere综合征”。

打开和关闭的免疫系统

研究人员利用结核分枝杆菌感染的人体细胞，来研究知之甚少的蛋白质(叫做Kelch-like ECH-associated蛋白，Keap1)的作用。

当结核分枝杆菌侵入一个巨噬细胞时，巨噬细胞的正常反应就是发出一个信号——一个呼救信号，让其他细胞来帮忙。这种信号，是以炎症细胞因子的形式，会导致身体发炎。

Flo说：“但是，一旦这种炎症机制被打开，它是如此的强烈，身体会非常迅速地减小反应。否则，如果反应是失控的，你可能会有感染性休克。”

研究人员发现，当结核分枝杆菌侵入一个巨噬细胞时，Keap1有助于快速减小免疫系统反应，这有助于结核分枝杆菌停留在巨噬细胞中。她说：“Keap1是控制炎症的一种负反馈机制。但这种负反应也使我们容易受到结核分枝杆菌感染。免疫系统反应中的平衡，对分枝杆菌的生存是完美的。”Flo说，该研究强调了平衡炎症反应的重要性。

无法控制的免疫系统反应除了有感染性休克的风险之外，如果免疫反应是长期和不终止的，它可能也会导致慢性炎症性疾病。

然而，她补充说：“如果免疫系统反应是被抑制或较弱的，对感染的易感性就会增加。我们的研究表明，没有Keap1，炎症反应就会增加，分枝杆菌在巨噬细胞内的生长就会受阻。”

来自健康人的免疫细胞

该研究的一个显著特色是，研究人员使用的是来自献血者的细胞，作为他们研究的一部分，而不是“培养”的永生化细胞系，它们生长在实验室里几十年，其反应可能是非常不同于直接从人类分离的初级细胞。Flo说，利用献血者分离的人类细胞，使研究更加困难和耗时，也使得研究结果在最后的临床应用方面更有价值。

她说：“我们选择从健康捐赠者分离免疫细胞用于实验。这些细胞更密切地反映了人体内正在发生的真实事情，虽然这很难操作，但是我们认为，利用它们所获得的研究结果，应该与疾病具有更真实的相关性。”

Keap1突变与癌症

Flo说，他们课题组对Keap1感兴趣的原因之一是，因为在Keap1基因突变存在于炎症相关的癌症中，如肺癌。这意味着，Flo或其他研究人员可以在来自生物库的血标本中寻找KEAP1突变，如NTNU的Nord-Trøndelag Health Study (HUNT)，其在过去的30年中，已经收集了来自12万个人的健康和生物信息以及材料。

她表示：“我们可以研究患者的基因，以探究他们是否有Keap1突变积累，这是调节炎症反应的核心。”像HUNT这样的生物库，几十年来收集的数据，可让研究人员能够探讨不同的突变与各种癌症有何关联。

原文标题：Keap1 regulates inflammatory signaling in Mycobacterium avium-infected human macrophages

原文摘要：Several mechanisms are involved in controlling intracellular survival of pathogenic mycobacteria in host macrophages, but how these mechanisms are regulated remains poorly understood. We report a role for Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap1), an oxidative stress sensor, in regulating inflammation induced by infection with Mycobacterium avium in human primary macrophages. By using confocal microscopy, we found that Keap1 associated with mycobacterial phagosomes in a time-dependent manner, whereas siRNA-mediated knockdown of Keap1 increased M. avium-induced expression of inflammatory cytokines and type I interferons (IFNs). We show evidence of a mechanism whereby Keap1, as part of an E3 ubiquitin ligase complex with Cul3 and Rbx1, facilitates ubiquitination and degradation of IκB kinase (IKK)-β thus terminating IKK activity. Keap1 knockdown led to increased nuclear translocation of transcription factors NF-κB, IFN regulatory factor (IRF) 1, and IRF5 driving the expression of inflammatory cytokines and IFN-β. Furthermore, knockdown of other members of the Cul3 ubiquitin ligase complex also led to increased cytokine expression, further implicating this ligase complex in the regulation of the IKK family. Finally, increased inflammatory responses in Keap1-silenced cells contributed to decreased intracellular growth of M. avium in primary human macrophages that was reconstituted with inhibitors of IKKβ or TANK-binding kinase 1 (TBK1). Taken together, we propose that Keap1 acts as a negative regulator for the control of inflammatory signaling in M. avium-infected human primary macrophages. Although this might be important to avoid sustained or overwhelming inflammation, our data suggest that a negative consequence could be facilitated growth of pathogens like M. avium inside macrophages.

作者：秩名