本技术涉及免疫调控,具体涉及samhd1在基于线粒体稳态调控巨噬细胞极化中的应用及其药物组合物。
背景技术:
1、炎症是一种机体针对危险信号和组织损伤的重要免疫反应。适度的炎症能帮助机体消除诱导因素(比如细菌、病毒等),同时还能帮助机体开启修复机制。然而,当炎症失控时就会引发一系列代谢、循环紊乱甚至全身炎症反应,从而造成过度的细胞和组织损伤,形成难以逆转的恶性循环。急性和慢性炎症与感染、自身免疫性疾病、动脉粥样硬化甚至肿瘤等多种疾病相关,这些疾病是严重影响我国国民健康和生存质量的紧迫问题。
2、巨噬细胞作为天然免疫系统的重要组成,深度参与了炎症进程,是炎症的基本细胞。巨噬细胞具有高度的可塑性,可在不同的微环境信号刺激下分化为具有促炎作用的经典活化型巨噬细胞(classical activated macrophage,m1型)和具有抗炎作用的选择性活化型巨噬细胞(alternative activated macrophage,m2型)【murray,p.j.等,nat revimmunol.2011,11:723-737.】。
3、在急性感染、组织损伤等炎症性疾病的早期,免疫系统往往会启动炎症应激机制,巨噬细胞在早期炎症部位富集,偏向m1表型分化,在清除这些有害物质的同时会释放促炎并产生大量促炎介质,包括tnfα,il-1和一氧化氮(no)等,以号召更多的免疫细胞加入这场对抗外敌的战争,同时这些免疫细胞也会分泌更多的细胞因子,以不断壮大战斗队伍,如此形成一个正反馈。当免疫系统最终控制住入侵的病原体时,细胞因子又会减少,进而减弱炎症反应。因此,适当并协调得当的细胞因子产生可以及时准确地调动大量免疫细胞到达感染处,抑制并清除外源威胁。但是当免疫系统因感染、药物、自身免疫疾病等因素应激过度时,m1型巨噬细胞介导的炎症反应不能被迅速控制,产生过多的细胞因子让炎症加剧,最终形成细胞因子风暴。火力全开而又不受控制的免疫系统的无差别攻击可引发全身炎症、多器官衰竭乃至死亡。为了抵消过度的炎症反应,m1巨噬细胞发生凋亡或极化为m2表型,m2巨噬细胞可产生il-10,tgfβ等抑炎细胞因子,以保护机体免受过度损伤。因此,在炎症疾病治疗中,对m1/m2极化比例和炎症因子表达进行调控是有效预防和治疗炎症的重要手段之一,也是目前的研究热点之一【locati,m.等,annu rev pathol.2020,11:123-147】。
4、线粒体是广泛存在于真核生物中的细胞器,其主要功能是为细胞过程提供能量。线粒体在形态上由可渗透的外膜和不可渗透的内膜组成,利用一套被称为电子传递链的蛋白质复合物,将还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(reduced form of nicotinamide adeninedinucleotide,nadh)中的电子传递给氧,产生的能量驱动质子泵将h+泵入线粒体内膜内,腺嘌呤核苷三磷酸(adenosine triphosphate,atp)合成酶依赖该电化学梯度将腺嘌呤核苷二磷酸(adenosine diphosphate,adp)合成为atp。atp作为“能量货币”可为生物合成、细胞运动、膜运输、信号转导、遗传信息传递和表达等一系列细胞生命活动提供能量。其中,巨噬细胞行使其一系列免疫功能,如细胞因子分泌、脂肪酸氧化、活性氧簇(reactive oxygenspecies,ros)产生和细胞迁移等均依赖线粒体供能。此外,线粒体dna(mitochondrialdna,mdna)是一种危险相关分子模式(danger-associated molecular pattern,damp),线粒体在损伤时释放mdna,可活化tlr9-nf-κb、nlrp3-il-1β、cgas-sting-irf3等通路,引发后续多种炎症反应;线粒体外膜作为rig-i信号传导中mavs等分子以及nlrp3炎症小体的信号平台,起到了免疫信号中转的作用;线粒体内三羧酸循环的中间代谢物琥珀酸、衣康酸、柠檬酸等参与了炎症的调控;线粒体自噬使受感染的巨噬细胞避免了死亡;线粒体来源ros可通过激活天然免疫、适应性免疫等多种机制杀伤入侵病原体【mills,e.l.等,natimmunol.2017;18:488-498;west,a.p.等,nature.2015;520:553-557.】。由此可见,线粒体是调控巨噬细胞介导的免疫反应的关键节点。
5、巨噬细胞极化在机体内是一个复杂的生理调控过程,受到许多因素的影响,例如信号通路的改变、转录因子调控等。近几年来学者们发现免疫与代谢这两大系统是不可分割、相辅相成的,巨噬细胞的极化过程也受到细胞代谢机制的严密调控【phan,a.t.等,immunity.2017;46:714-729.】。而线粒体作为代谢系统的重要场所之一,在巨噬细胞m1/m2极化中,线粒体调控的能量代谢状态也发挥着关键作用:m1型巨噬细胞的三羧酸循环(tac)和氧化磷酸化收抑制,而作为替代能量来源,其糖酵解和磷酸戊糖代谢更加活跃;m2型巨噬细胞具有完整的tac和氧化磷酸化,它们能够通过氧化丙酮酸和脂肪酸产生三磷酸腺苷(atp)。有研究表明,线粒体的功能状态调控着极化的方向:线粒体完整的m2型巨噬细胞在lps和ifnγ诱导后更容易向m1型巨噬细胞极化,但是当线粒体功能障碍时,m1型巨噬细胞将难以向m2型巨噬细胞极化【glass,c.k.等,nat immunol.2016;17:26-33】。因此,受线粒体功能状态调控的能量代谢途径是决定巨噬细胞向m1或m2极化的重要分水岭,基于线粒体调控巨噬细胞极化的靶向治疗可在炎症过程中有效恢复机体免疫稳态,将成为探索炎性疾病预防和治疗方法的新焦点。
6、不育-α-基序结构域与组氨酸/天冬氨酸残基双联体结构域包涵蛋白1(sterilealpha motif and histidine-aspartic motif 1,samhd1)是本实验室研究团队于2000年首次在抗原活化的人树突状细胞中自主发现并克隆的分子【li,n.等,biochem biophysres commun.2000;279:487-93.】。人类蛋白图谱网站的数据显示,samhd1的表达缺乏特异性,广泛存在于各组织器官和细胞类型,尤其在巨噬细胞中具有较高的表达。有研究表明,samhd1具有脱氧核糖核苷三磷酸(deoxy-ribonucleoside triphosphate,dntp)水解酶活性,能够将dntp水解为脱氧核糖核苷(deoxynucleoside,dn)和三磷酸基团(pppi)【powell,r.d.等,j biol chem.2011;286:43596-43600.】。目前,对于samhd1的研究绝大多数集中于及抗自身免疫、抗病毒、抗肿瘤等生物学效应方面,关于samhd1在免疫应答及炎症发生中的了解尚不深入。例如,samhd1的突变和缺失可能导致aicardi goutières综合征——一种以进行性炎症性脑病、脑脊液中ifnα异常分泌和ifn刺激基因(ifn stimulated genes,isg)表达上调为特征的神经退行性自身免疫病【rice,g.i.等,nat genet.2009;41:829-832】。更多的研究发现,在非增殖细胞(如静息cd4+t细胞、巨噬细胞)中,samhd1通过限制胞内dntp浓度在较低水平,减少了逆转录反应的底物来源,从而阻断了hiv-1、hbv、hsv-1和hpv16等病毒的复制【lahouassa,h.等,nat immunol.2012;13:223-228.】。然而,目前关于samhd1分子在巨噬细胞极化及炎症性疾病(例如由内毒素引发的感染)中的调控作用尚不明确。
7、综上所述,本领域迫切需要研究和开发出一种可通过调节线粒体稳态介导巨噬细胞极化、抑制炎症因子过度产生、有效抵抗感染和炎症损伤的免疫学活性物质。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本技术的一个方面提供不育-α-基序结构域与组氨酸/天冬氨酸残基双联体结构域包涵蛋白1(samhd1)或其编码序列或促进剂或抑制剂在制备用于调控巨噬细胞线粒体稳态和/或巨噬细胞极化状态的药物或试剂盒中的应用。
2、本技术的另一个方面提供samhd1或其编码序列或促进剂或抑制剂在制备用于调控m1型促炎因子和m2型抑炎因子产生的药物或试剂盒中的应用。
3、本技术的另一个方面提供samhd1或其编码序列或促进剂在制备用于抵抗感染或炎症损伤的药物或试剂盒中的应用。
4、本技术的另一个方面提供samhd1或其编码序列或促进剂在制备用于维持巨噬细胞线粒体稳态、抑制m1型巨噬细胞极化和/或预防或治疗与巨噬细胞m1型促炎因子过度产生相关的感染和炎症损伤的药物或试剂盒中的应用。
5、本技术的另一个方面提供samhd1抑制剂在制备用于破坏巨噬细胞线粒体稳态、促进m1型巨噬细胞极化和/或缓解免疫功能降低引起的感染的药物或试剂盒中的应用。
6、本技术的另一个方面提供一种药物组合物,其包含:(1)samhd1或其编码序列或促进剂或抑制剂;和(2)用于调控巨噬细胞线粒体稳态和/或巨噬细胞极化状态,用于调控m1型促炎因子和m2型抑炎因子产生,用于抵抗感染或炎症损伤,用于维持巨噬细胞线粒体稳态、抑制m1型巨噬细胞极化和/或预防或治疗与巨噬细胞m1型促炎因子过度产生相关的感染和炎症损伤,或用于破坏巨噬细胞线粒体稳态、促进m1型巨噬细胞极化和/或缓解免疫功能降低引起的感染的其它活性物质。
1.不育-α-基序结构域与组氨酸/天冬氨酸残基双联体结构域包涵蛋白1(samhd1)或其编码序列或促进剂或抑制剂在制备用于调控巨噬细胞线粒体稳态和/或巨噬细胞极化状态的药物或试剂盒中的应用,
2.samhd1或其编码序列或促进剂或抑制剂在制备用于调控m1型促炎因子和m2型抑炎因子产生的药物或试剂盒中的应用,
3.samhd1或其编码序列或促进剂在制备用于抵抗感染或炎症损伤的药物或试剂盒中的应用,
4.samhd1或其编码序列或促进剂在制备用于维持巨噬细胞线粒体稳态、抑制m1型巨噬细胞极化和/或预防或治疗与巨噬细胞m1型促炎因子过度产生相关的感染和炎症损伤的药物或试剂盒中的应用,
5.samhd1抑制剂在制备用于破坏巨噬细胞线粒体稳态、促进m1型巨噬细胞极化和/或缓解免疫功能降低引起的感染的药物或试剂盒中的应用,
6.一种药物组合物,其包含:
7.如权利要求1-5中任一项所述的应用或如权利要求6所述的药物组合物,其中所述samhd1包括:
8.如权利要求1-4中任一项所述的应用或如权利要求6所述的药物组合物,其中所述samhd1编码序列包括:
9.如权利要求1-4中任一项所述的应用或如权利要求6所述的药物组合物,其中所述samhd1促进剂包括:samhd1或其编码序列的过表达载体、外源性samhd1、samhd1或其编码序列的裸dna、samhd1或其编码序列的脂质体包裹dna、samhd1蛋白,或其组合。
10.如权利要求1-2和5中任一项所述的应用或如权利要求6所述的药物组合物,其中所述samhd1抑制剂包括:针对samhd1或其编码序列的抗体、sirna、mirna、反义寡核苷酸、拮抗剂、阻断剂,或其组合。