时间: 2024-07-02 04:54:24 | 作者: 磺内酯
免疫系统具有免疫监视、防御、调控的作用，与多种疾病的发病机制紧密关联。巨噬细胞是重要的先天性免疫细胞，能够吞噬病原体和微生物，并通过释放细胞因子、趋化因子和炎症因子来调节机体的免疫力。巨噬细胞表面的Toll样受体4（TLR4）被认为是巨噬细胞的重要膜受体之一，它通过多种信号通路，如丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）信号通路、核因子κB（NF-κB）信号通路将细胞信号从细胞表面传导到细胞核内部，引起一系列信号级联反应，进而调节机体的免疫力。
硫酸化多糖具免疫调节功能，是一种具有潜在应用价值的生物活性物质。通过人工化学修饰的方法来制备硫酸化多糖一方面不仅丰富了硫酸化多糖的种类，为筛选具有生物活性或特异性的多糖制剂提供了更多的选择，另一方面还能提高天然植物多糖的应用价值。青钱柳是一种药食两用植物，广泛分布在中国南方各省，富有丰富的生物活性成分。多糖作为青钱柳的主要活性成分之一，具有抗氧化、降血糖、降血脂等生物活性，研究之后发现硫酸化修饰后可提升青钱柳多糖的功能活性。但是目前硫酸化青钱柳多糖免疫活性的分子机制尚不清楚，因此，对硫酸化修饰的青钱柳多糖的免疫活性作用机制研究就很有意义。
南昌大学食品学院的余越博士，食品科学与技术国家重点实验室谢建华研究员等在本文以氯磺酸-吡啶法修饰的硫酸化青钱柳多糖SCP3为研究对象，建立体外巨噬细胞RAW264.7模型，测定RAW264.7的吞噬活性、细胞内的活性氧含量，以及RAW264.7细胞分泌的细胞因子和NO水平等来探究SCP3的免疫调节活性，并进一步探究了SCP3对巨噬细胞的免疫调节作用机制，为青钱柳的应用与开发奠定了理论基础。
在25~100 μg/mL浓度范围内，SCP3对RAW264.7无细胞毒性，且能促进巨噬细胞增殖（图1A）。吞噬作用的增强是巨噬细胞被激活的最显著特征之一。与对照组和CP组相比，SCP3对RAW264.7细胞的吞噬活性明显提高，呈剂量依赖性，甚至优于LPS阳性对照组(图1B)。因此，这表明SCP3增强了RAW264.7细胞的吞噬能力，导致了对外来病原体的先天免疫应答增强。
细胞因子被称为生物反应调节剂，包括肿瘤坏死因子（TNF）和白介素（IL）等，它们调节炎症、免疫和对外部病原体的防御。在图2A和B中，与对照组相比，25、50、100 μg/mL的CP和SCP3明显地增加了RAW264.7细TNF-α和IL-6的分泌水平。NO是由精氨酸在一氧化氮合成酶（iNOS）催化下合成。与对照组相比，NO水平随多糖浓度的增加而升高。与CP相比，SCP3明显地增加了巨噬细胞的NO分泌，当剂量为100 μg/mL时，SCP3的NO分泌量最高，为5.41 μmol/L（图2D）。同时测定RAW264.7中iNOS蛋白的表达水平，SCP3干预后的巨噬细胞显著上调iNOS的表达水平，呈剂量依赖性。这表明硫酸化修饰后能够在一定程度上促进多糖诱导巨噬细胞分泌细胞因子，促进iNOS的表达来增加NO含量，从而发挥免疫调节作用。
图2 巨噬细胞分泌细胞因子TNF-α、IL-6（A-B）和NO含量（C）及iNOS（D）的表达
进一步探究SCP3调控RAW264.7细胞发挥免疫调节作用的机制，从蛋白水平出发，采用Western blot检测JNK、Erk1/2、p38和NF-κB p65磷酸化表达。与对照相比，SCP3可提高MAPKs信号通路的JNK、Erk1/2、p38蛋白和NF-κB信号通路p65蛋白的磷酸化表达，且呈剂量依赖性，说明MAPKs和NF-κB信号通路在SCP3激活RAW264.7细胞的过程中发挥了重要作用。
为了确定TLR4是否参与了SCP3对巨噬细胞的激活，利用TLR4受体抑制剂（TAK242）来研究TLR4在SCP3诱导的RAW264.7细胞激活中的作用。TAK242预处理细胞后，SCP3作用的巨噬细胞中NO和TNF-α含量显著下降。同时，测定添加抑制剂后是否会影响下游MAPK信号通路的激活，结果显示，TAK242干预细胞后，SCP3再处理细胞，MAPK信号通路的关键蛋白p38、JNK、ERK1/2磷酸化表达显著下降。
图4 Toll4受体抑制剂对RAW264.7细胞的影响（A-D：MAPK信号通路关键蛋白磷酸化表达情况；E：NO分泌水平；F：TNF-α分泌水平）
总之，TLR4是SCP3激活巨噬细胞的细胞膜受体，并且SCP3能够最终靠TLR4受体促进巨噬细胞MAPKs和NF-κB信号通路的激活，进而调控巨噬细胞NO和细胞因子的分泌水平，发挥免疫调节作用。
余越，南昌大学食品学院2018届博士研究生，现为亳州学院生物与食品工程系讲师，主要研究方向为食源性多糖的化学修饰及其生物活性研究。担任Frontiers、Journal of Food Biochemistry等国际学术期刊审稿专家。在国内外期刊公开发表学术论文16篇，其中SCI收录15 篇，第一或共一作者论文6 篇，国家发明专利1 件，其中发表在Carbogydrate polymers的一篇文章入选了ESI高被引论文，被引频次525 次。其他的还有一篇作为food & function的封面文章，引起了国内外学者的广泛关注。参与国家级基金项目3 项，主持省级研究生创新专项资金项目1 项。
谢建华，博士，南昌大学赣江特聘教授、研究员、博士生导师。现任南昌大学食品科学与技术国家重点实验室副主任、国际食品创新研究院副院长。入选国家级重大人才工程人选、享受国务院政府特殊津贴、科睿唯安全球“高被引科学家”榜单等。担任Frontiers in Nutrition、Journal of Functional Foods、Food Science and Human Wellness、《未来食品科学》等期刊副主编或编委，中国青年科技工作者协会理事、生物医药专业委员会委员、中国农学会农产品贮藏加工分会常务理事等。主要是做食品碳水化合物结构与功能研究。近年来，主持完成国家自然科学基金项目、江西省自然科学基金重点项目、国家重点实验室青年基金重点项目等科技项目10余项，参与完成国家863计划、十二五国家科技支撑计划、国家自然科学基金项目、江西省基金重点项目等国家、省部级课题20多项；在Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Carbohydrate Polymers、《中国食品学报》等国内外重要期刊上发表论文150余篇，其中SCI论文120余篇（75%为本领域一区刊物），迄今发表的SCI论文被引用6500余次，H指数45，多篇文章被评为ESI高被引论文和热点论文，参编教材4 部，英文学术著作3 部。获江西省自然科学一等奖、江西省自然科学二等奖、江西省高等学校科技成果一等奖等。