Nature immunology: 上皮Nlrp10炎性小体介导对肠道自身炎症的保护

导读

与其他核苷酸齐聚结构域样受体不同，Nlrp10缺乏典型的富含亮氨酸的重复结构域，这表明它不能进行信号传感和炎症体形成。在这里，我们发现小鼠Nlrp10在远端结肠上皮细胞(IECS)中表达，并受到肠道微生物群的调控。在体外，Nlrp10形成一个凋亡相关的SPECK样蛋白，包含一个依赖半胱氨酸酶招募结构域的、m-3M3FBS激活的、多肌苷：多胞酸调节的炎症体，驱动IL-1β和IL-18的分泌。在体内，Nlrp10信号在稳定状态下是必不可少的，但在自体炎症期间发挥作用，以对抗粘膜损伤。重要的是，全身或条件性IEC Nlrp10耗尽会导致IEC caspase-1活性降低，同时通过改变炎症和愈合程序，增加对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎的易感性。总体而言，了解Nlrp10炎症体依赖和独立的活性、调节和可能的人类相关性可能有助于开发新的先天免疫抗炎干预措施。

论文ID

题目：Epithelial Nlrp10 inflammasome mediates protection against intestinal autoinflammation

译名：上皮性Nlrp10炎症体介导对肠道自体炎症的保护作用

期刊：Nature immunology                                   

IF：31.250

发表时间：2023.3.20

通讯作者单位: 中山大学

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41590-023-01450-z

主要内容

核苷酸寡聚化结构域(NOD)样受体(NLRs)是一种胞质天然免疫受体，可以识别特定的微生物或损伤相关的分子模式。在某些情况下，NLR在含有caspase招募结构域(ASC)依赖或独立方式的凋亡相关斑点样蛋白中形成炎症体复合体。炎性小体的形成反过来启动规范的caspase-1的酶激活，从而导致炎性细胞因子IL-1β(IL-1β)和IL-18(IL-18)的成熟和分泌，并诱导嗜热细胞死亡。肠上皮细胞(IECs)不断受到各种感染性和非感染性应激信号的攻击。几个NLR依赖的炎性小体在IECS中发挥作用，包括NLRC4，NLRP6和Nlrp9b。适当的炎症小体激活对于维持肠道内稳态和保护宿主免受外来病原体或组织损伤至关重要。Nlrp10是一个NLR家族成员，主要在小鼠的皮肤、心脏和肠道表达，它缺乏对病原体感知至关重要的富含亮氨酸重复序列(LRR)结构域。因此，最初认为Nlrp10在体外是Asc和Caspase-1的抑制剂，并抑制淀粉样β蛋白诱导的Nlrp3炎症体的形成和IL-1β的释放。小鼠中Nlrp10的结构性缺失表明Nlrp10通过调节树突状细胞的迁移而启动适应性免疫反应。然而，这种表型后来被归因于在结构性Nlrp10缺陷小鼠中发现的胞质分裂专一因子8(Dock8)的巧合突变。其他研究也存在类似的矛盾，要么表明抗炎活性在防止内毒素休克、结核分枝杆菌感染、小鼠播散性白色念珠菌感染和皮肤利什曼病感染方面发挥作用，要么在介导皮肤接触超敏反应和致病性福氏志贺氏菌感染方面发挥促炎作用。总体而言，由于这些不一致和技术挑战，Nlrp10的功能仍然难以捉摸。在本研究中，我们发现Nlrp10可能在体外和体外形成一种依赖ASC的m-3M3FBS激活和多肌苷：多胞苷(Poly(I：C))调节的炎性小体复合体，驱动IL-1β和IL-18的高分泌。在体内，IEC Nlrp10炎症体在结肠炎期间变得活跃，具有抗炎和粘膜愈合功能。

在小鼠远端结肠IECs中表达的Nlrp10在体外和体外形成炎症体

研究者通过研究Nlrp10在小鼠胃肠道的表达模式开始了对Nlrp10的研究，发现Nlrp10在远端结肠中表达最高。与固有层相比，EDTA提取的部分(主要由结肠上皮细胞组成)中Nlrp10的表达显著增加。此外，纯化的肠道EpCAM+细胞，而不是CD45+细胞，具有最高的Nlrp10表达，这表明Nlrp10mRNA可能在IECs中表达。

接下来，我们探讨了Nlrp10与ASC和caspase-1的相互作用及其在体外炎性小体形成中的可能作用。为此，将人NLRP10mCitine和ASC标签蓝荧光蛋白(BFP)报告基因稳定地整合到HEK细胞中(方法)。用m-3M3FBS处理这些细胞，m-3M3FBS是一种触发线粒体应激的化合物，以前被证明可以诱导Nlrp3炎症体，诱导ASC斑点形成和caspase-1介导的IL-18成熟，这提示Nlrp10可能在体外形成一个有功能的炎症体，尽管它缺乏一个规范的LRR结构域。有趣的是，Nlrp3的LRR结构域对于炎性小体的形成也是必不可少的，这表明到目前为止还不知道NLRP受体激活的机制。

Nlrp10在DSS结肠炎诱导过程中形成炎性小体

接下来，研究者评估了Nlrp10在小鼠体内的作用。与无菌(GF)小鼠相比，在无特定病原体(SPF)的条件下，以及在共生微生物群常规的GF小鼠中，Nlrp10在远端结肠中的mRNA表达适度降低。在稳定状态下，Nlrp10D/D小鼠的远端结肠caspase-1表达水平与Nlrp10loxP/loxP小鼠相似。接下来，研究者试图研究IEC Nlrp10炎症体的形成是否发生在肠道自身炎症过程中，在这一过程中，特定部位和时间的炎症体激活被认为在复杂疾病的发病机制中具有不同的作用。鉴于m-3M3FBS对体外Nlrp10炎症体激活的影响，我们重新分析了先前从葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠大肠自炎31诱导的单细胞测序数据，并注意到与线粒体结构和线粒体呼吸链复合体相关的丰富的通路，早在补充DSS 3d后就开始了。因此，我们决定通过让结构性和条件性Nlrp10缺陷小鼠在饮用水中摄入2%DSS一周来测试Nlrp10在DSS诱导的结肠炎中的可能作用。重要的是，在Nlrp10D/D中，与Nlrp10loxP/loxP相比，远端结肠中切割的caspase-1和IL-18的表达水平以及结肠外植体中IL-18的分泌早在DSS补充开始后的4d就降低了(这是一个早期时间点，此时还没有明显的疾病表现)。

Nlrp10在自体炎症诱导过程中激活保护性粘膜通路

总结

综上所述，我们认为Nlrp10能够形成炎症体，如体外、体外和体内设置所示。这种形成可能发生在小鼠远端肠道的IECS中，诱导肠道自体炎症，并可能影响免疫调节，促进粘膜愈合和组织修复。在体外，Poly(I：C)调节Nlrp10炎症体在特定刺激下的激活，如线粒体应激(在体外设置中以m-3M3FBS为例)，这已在肠道自体炎症的背景下描述。Poly(I：C)可能通过直接相互作用、诱导另一个与Nlrp10协同的传感器或通过靶向线粒体维甲酸诱导基因I-线粒体抗病毒信号蛋白复合体来影响Nlrp10，这些都值得进一步研究。在体内，IECS中选择性的Nlrp10缺陷导致自身炎症过程中炎症体的形成减少，从而加重结肠炎的严重程度，可能是通过抑制组织修复和扭曲先天性和获得性免疫反应，如在基因和细胞水平上所观察到的。进一步的探索将确定在DSS补充期间线粒体功能障碍和细菌或病毒双链RNA的流入是否激活了肠道Nlrp10炎症体。

值得注意的是，之前的一项研究发现，小鼠IECS中caspase-1的缺乏激活会导致DSS结肠炎的严重程度降低。与我们的Nlrp10缺陷小鼠设置的这种不一致可能源于多种其他依赖caspase-1的IEC炎症体的联合作用，包括NLRP6、Nlrp9b或NLRC4。未来的研究需要评估Nlrp10炎症体在肠道和其他器官中的作用，它的调节和下游活性，以及它可能与其他NLR和炎症体的整合活性。此外，DSS治疗的Nlrp10缺陷小鼠IL-6的增加可能反映了Nlrp10在非IEC细胞类型中潜在的额外的非炎症性作用，这一点仍有待研究。同样，对人类潜在的Nlrp10炎症依赖和独立影响的评估也构成了一个同样有趣的话题。这种洞察力可能使利用Nlrp10信号产生新的方法来促进组织愈合和增强治疗自身炎症性疾病的先天免疫反应成为可能。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41590-023-01450-z

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