膿毒癥導(dǎo)致新生兒死亡的高風(fēng)險(xiǎn)被認(rèn)為是先天性免疫細(xì)胞反應(yīng)受損的結(jié)果盗扒;然而管钳,臨床觀察到的新生兒膿毒癥高炎癥狀態(tài)與這一概念相矛盾榜晦。作者使用轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳學(xué)和免疫學(xué)方法證明大量的圍產(chǎn)期警戒素 S100A8 和 S100A9 會(huì)特異性地改變 MyD88 依賴性促炎基因程序廓啊。S100 programming可以阻斷高炎癥反應(yīng)欢搜,而不會(huì)損害對(duì)病原體的防御。依賴于TRIF-adaptor 的調(diào)控基因不受圍產(chǎn)期S100 programming 的影響谴轮,并對(duì)脂多糖反應(yīng)強(qiáng)烈炒瘟,但幾乎不表達(dá)。TRIF依賴基因的穩(wěn)態(tài)表達(dá)在人類新生兒出生后的第一年才逐漸增加第步,使免疫調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向成人表型疮装。瞬時(shí)alarmin編程的這一關(guān)鍵序列的中斷以及隨后調(diào)控通路的重編程增加了過(guò)度炎癥和膿毒癥的風(fēng)險(xiǎn)。這些數(shù)據(jù)共同表明粘都,新生兒具有選擇性廓推、暫時(shí)微生物無(wú)反應(yīng)性的特點(diǎn),可防止脆弱新生兒出現(xiàn)有害的過(guò)度炎癥翩隧,同時(shí)提供足夠的免疫保護(hù)樊展。
1. Reciprocal TLR4 signaling in adult and neonatal monocytes
Fig 1a: 為了捕捉新生兒和成人之間的總體差異,作者評(píng)估了分離了成人和臍帶血單核細(xì)胞堆生,評(píng)估了這些細(xì)胞在 LPS 誘導(dǎo)下的全局轉(zhuǎn)錄調(diào)控专缠。作者確定了差異表達(dá)基因,繪制了共表達(dá)基因網(wǎng)絡(luò)淑仆。在網(wǎng)絡(luò)中涝婉,受調(diào)控最強(qiáng)烈的基因的分布在成人和新生兒之間存在很大差異。根據(jù)GO注釋對(duì) LPS 誘導(dǎo)的基因進(jìn)行聚類表明蔗怠,TLR4 下游的主要信號(hào)模塊參與程度不同墩弯。與 MyD88 依賴性信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因在成人單核細(xì)胞中富集,而 TRIF 依賴性和 JAK-STAT 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)的基因在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中的比例過(guò)高蟀淮。
Fig 1b: 通路富集分析驗(yàn)證了作者的觀察結(jié)果最住,即 LPS 的基因上調(diào)在成人單核細(xì)胞中主要通過(guò) MyD88 依賴性信號(hào)傳導(dǎo),而在新生單核細(xì)胞中主要通過(guò) TRIF 依賴性信號(hào)傳導(dǎo)怠惶。
Fig 1c: qPCR結(jié)果也顯示成年單核細(xì)胞與新生單核細(xì)胞相比涨缚,在 LPS 刺激下 MyD88 依賴性候選基因(CCL2、IL6策治、IL1B脓魏、CXCL2、CCL20 和 TNF)的上調(diào)率明顯更高通惫。相比之下茂翔,新生單核細(xì)胞誘導(dǎo)的 TRIF 依賴性調(diào)控基因(IFNB1、IDO1履腋、CCL5珊燎、CXCL10惭嚣、CXCL11 和 CD80)明顯高于成年單核細(xì)胞』谡總之晚吞,這些發(fā)現(xiàn)證實(shí)了在 TLR4 下游,成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中定義信號(hào)模塊的相互使用谋国。
TLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路分為MyD88依賴通(激活NFKB和MAPK)和MyD88非依賴通路(激活I(lǐng)FN通路)
Toll 樣受體 (TLRs) 可識(shí)別不同的病原體相關(guān)分子模式槽地,并在先天性免疫應(yīng)答中扮演著不可或缺的角色。它們是抵御病原體入侵的第一道防線芦瘾,在炎癥捌蚊、免疫細(xì)胞調(diào)控、存活和增殖方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用近弟。到目前為止缅糟,已發(fā)現(xiàn)11個(gè) TLR 家族成員,其中 TLR1祷愉、TLR2溺拱、TLR4、TLR5谣辞、TLR6 和 TLR11 位于細(xì)胞表面,而 TLR3沐扳、TLR7泥从、TLR8 和 TLR9 位于內(nèi)體/溶酶體部分。
TLR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活來(lái)源于細(xì)胞漿 Toll/IL-1 受體 (TIR) 的結(jié)構(gòu)域沪摄,該結(jié)構(gòu)域與 TIR 結(jié)構(gòu)域包含的接頭蛋白 MyD88 發(fā)生相互作用躯嫉。經(jīng)過(guò)配體的刺激,通過(guò)兩個(gè)分子死亡結(jié)構(gòu)域的相互作用杨拐,MyD88 將 IL-1 受體相關(guān)激酶-4 (IRAK-4) 吸引到 TLRs祈餐。IRAK-1 經(jīng)磷酸化而激活并與 TRAF6 發(fā)生作用,從而激活 IKK 復(fù)合體并導(dǎo)致 MAP 激酶 (JNK, p38 MAPK) 和 NF-κB 的激活哄陶。Tollip 和 IRAK-M 均與 IRAK-1 相互作用帆阳,并負(fù)性調(diào)節(jié) TLR 介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。調(diào)節(jié)這些通路的其他模式包括通過(guò) RIP1 并依賴 TRIF 來(lái)誘導(dǎo)的 TRAF6 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)屋吨,以及通過(guò) ST2L蜒谤、TRIAD3A 和 SOCS1 負(fù)性調(diào)控 TIRAP 介導(dǎo)的下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。(
MyD88依賴通路
)
MyD88 非依賴通路
通過(guò) TRIF 和 TRAF3 激活至扰,導(dǎo)致 IKKε/TBK1 的募集鳍徽,IRF3 磷酸化以及 β 干擾素的表達(dá)。TIR 結(jié)構(gòu)域含有接頭蛋白如 TIRAP敢课、TRIF 和 TRAM阶祭,此結(jié)構(gòu)域可為單個(gè) TLR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)提供特異性绷杜,從而調(diào)控 TLR 介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。TRAF3 通過(guò)自身降解濒募,對(duì)依賴于 MyD88 和依賴于 TRIF 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)節(jié)具有非常重要的作用鞭盟,分別可激活依賴于 MyD88 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和抑制依賴于 TRIF 的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) (反之亦然)。多數(shù)TLR的激活依賴于MyD88通路萨咳,少數(shù)依賴于TRIF途徑懊缺,如TLR3。TLR4則可以同時(shí)啟動(dòng)MyD88和TRIF途徑培他。
2. Baseline differences define the inverse LPS responsiveness
Fig 2a-b: 為了更好地了解成年單核細(xì)胞和新生單核細(xì)胞中的相互信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鹃两,作者接下來(lái)進(jìn)行了PCA分析,并對(duì)所有數(shù)據(jù)中方差最大的 1000 個(gè)基因進(jìn)行了分層聚類舀凛。
Fig 2c: 成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞基線的 DE 基因數(shù)量最多俊扳。
Fig 2d: 基線 DE 基因的基因GO分析和分層聚類表明,在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中猛遍,基線表達(dá)升高的基因具有促炎癥免疫反應(yīng)功能馋记,而與免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的基因與成人單核細(xì)胞相比表達(dá)較低。
Fig 2e: qPCR 實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中依賴 MyD88 的促炎基因基線表達(dá)升高懊烤,而依賴 TRIF 的調(diào)節(jié)基因與它們?cè)诔赡陠魏思?xì)胞中的表達(dá)相比幾乎沒(méi)有表達(dá)梯醒。因此,相對(duì)于 LPS 誘導(dǎo)性腌紧,這些基因程序的基線表達(dá)模式是倒置的(圖1c)茸习。
Fig 2f: 當(dāng)作者使用無(wú)偏方法分析 LPS 誘導(dǎo)基因的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)時(shí),這種反向關(guān)系依然存在壁肋。在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中号胚,63 個(gè)共表達(dá)基因的基線表達(dá)水平高于成人單核細(xì)胞,但它們?cè)?LPS 刺激后的表達(dá)增加較少浸遗,這導(dǎo)致 LPS 誘導(dǎo)水平的表達(dá)差異較小猫胁。相比之下,57 個(gè)在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中穩(wěn)態(tài)表達(dá)較低的基因在 LPS 誘導(dǎo)的表達(dá)中出現(xiàn)了較高的倍數(shù)變化跛锌,達(dá)到了與成人單核細(xì)胞相似的 LPS 誘導(dǎo)表達(dá)水平弃秆。流式細(xì)胞術(shù)分析證實(shí),成人單核細(xì)胞比新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞受 LPS 誘導(dǎo)的 IL-6 和 TNF 的產(chǎn)生依賴于 MyD88髓帽,而新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞未受刺激時(shí) IL-6 和 TNF 的過(guò)夜累積量高于成人細(xì)胞驾茴,這反映了較高的基礎(chǔ)產(chǎn)生量。相反氢卡,依賴 TRIF 的 CCL5 和 CD80 蛋白表達(dá)在成人單核細(xì)胞中基線顯著較高锈至,在 LPS 刺激后幾乎沒(méi)有變化,而在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中译秦,我們觀察到了相反的模式:CCL5 和 CD80 的基線表達(dá)較低峡捡,而在 LPS 刺激后表達(dá)顯著增加击碗。這些數(shù)據(jù)共同表明,LPS 反應(yīng)基因的基礎(chǔ)表達(dá)是確定成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞對(duì) LPS 激活反應(yīng)性的關(guān)鍵變量们拙。
(Fig 1比的是新生兒和成年細(xì)胞LPS刺激前后的差異稍途,F(xiàn)ig2主要關(guān)注的是新生兒和成年細(xì)胞之間的差異)
3. Postnatal signaling via MyD88 is specifically altered
依賴 MyD88 和依賴 TRIF 的 TLR4 信號(hào)模塊中 LPS 反應(yīng)基因表達(dá)的反向模式促使作者評(píng)估各自adaptor分子的表達(dá)。
Fig 3a: 成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中的 MYD88砚婆、MAL械拍、TICAM1 和 TRAM1 mRNA 基線均未出現(xiàn)在差異基因中DE。因此装盯,adaptor(也就是銜接蛋白)的不同表達(dá)并不是新生單核細(xì)胞與成年單核細(xì)胞中 MyD88 和 TRIF 依賴性基因?qū)?LPS 反應(yīng)性不同的原因坷虑。
參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子包括:蛋白激酶、銜接蛋白和轉(zhuǎn)錄因子埂奈。作者看了銜接蛋白沒(méi)有差異迄损,就轉(zhuǎn)而去比較細(xì)胞因子的差異。
Fig 3b:因此账磺,作者探索了 TLR4 信號(hào)級(jí)聯(lián)下游相關(guān)轉(zhuǎn)錄激活因子的激活情況芹敌。以兩組共表達(dá)的基礎(chǔ) DE 基因(圖 2f)為bait,作者進(jìn)行了overrepresentation analyses垮抗,結(jié)果顯示 IRF3 轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)(TFBSs)和 STAT1 TFBSs 在 57 個(gè)低表達(dá)基因中強(qiáng)富集氏捞,而新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中表達(dá)升高的 63 個(gè)基因主要是 NF-κB 靶點(diǎn)。第二種unbiased approach to TFBS overrepresentation 使用了對(duì) PCA 的第一和第二主成分有貢獻(xiàn)的前 2.5%的基因冒版,得到了類似的結(jié)果幌衣。
Fig 3c: LPS 誘導(dǎo)的成年單核細(xì)胞和新生單核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組轉(zhuǎn)變同樣顯示出 NF-κB TFBS 的顯著富集,而成年單核細(xì)胞和新生單核細(xì)胞之間的基本轉(zhuǎn)變則表現(xiàn)為新生單核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組中 IFR5 TFBS 的富集和 STAT1 TFBS 的代表性不足壤玫。這些數(shù)據(jù)表明,新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中的 NF-κB 和 IRF5 活性較高哼凯,而 IRF3 和 STAT1 活性較低欲间。
Fig 3d: 隨后作者在蛋白質(zhì)水平上檢測(cè)了 TLR4 下游轉(zhuǎn)錄激活因子的激活情況,發(fā)現(xiàn)成人而非新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞在 LPS 處理后 NF-κB p65 被迅速磷酸化断部。
Fig 3e: 相反猎贴,作者在新生單核細(xì)胞而非成年單核細(xì)胞中觀察到了 RelB 的顯著核積累。
Fig 3f: 在新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中蝴光,IRF5 的先驗(yàn)表達(dá)和二聚化與刺激無(wú)關(guān)她渴,而在成人單核細(xì)胞中,IRF5 的表達(dá)只有在 LPS 激活后才會(huì)增加蔑祟,但沒(méi)有二聚化趁耗。這些數(shù)據(jù)表明,新生單核細(xì)胞中依賴于 MyD88 的信號(hào)激活發(fā)生了改變疆虚,NF-κB 難以激活苛败,IRF5 的基礎(chǔ)活性較高满葛。
Fig 3g, h: 然而,IRF3 和 STAT1 在成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中的表達(dá)和磷酸化程度相似罢屈,因此不能解釋新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中 TRIF 依賴性基因的低基礎(chǔ)表達(dá)嘀韧。
4. S100 alarmins program MyD88-dependent genes in newborns
Fig 4a: 以前曾有報(bào)道稱,新生單核細(xì)胞會(huì)釋放大量的警報(bào)素 S100A8 和 S100A9缠捌,這些內(nèi)源性 TLR4 配體會(huì)誘導(dǎo)類似 ET10 的急性低反應(yīng)狀態(tài)锄贷,但成人單核細(xì)胞不會(huì)。在健康的新生兒中曼月,血清中 S100A8/A9 的含量在出生后 5 天內(nèi)極高(高達(dá) 20,000 納克/毫升)谊却,然后迅速下降,最終在出生后第二周達(dá)到正常成人值(220 ± 40 納克/毫升)十嘿。作者研究了這些 alarmins 是否參與了新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞 LPS 反應(yīng)基因的不同編程因惭。當(dāng)作者從臍帶血中分離新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞并對(duì)其進(jìn)行培養(yǎng)時(shí),作者觀察到 IL6绩衷、IL1B 和 TNF 的預(yù)激活狀態(tài)隨著時(shí)間的推移而消失蹦魔;在 2 μg/ml S100A8/A9 的存在下,這些依賴于 MyD88 的基因的表達(dá)量持續(xù)較高咳燕,這與健康足月新生兒在出生后 5 天內(nèi)血清中 S100A8/A9 的平均含量相符勿决。相比之下,S100A8/A9 對(duì)新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞中依賴 TRIF 的 IDO1招盲、CCL5 和 CXCL10 的低表達(dá)沒(méi)有明顯影響低缩。
Fig 4b: 此外,S100A8/A9 誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子激活模式與對(duì)基因轉(zhuǎn)錄的影響一致曹货。在 S100A8/A9 處理的成人單核細(xì)胞中咆繁,NF-κB p65 和 IRF5 被強(qiáng)烈激活,但 IRF3 沒(méi)有被激活顶籽。STAT1 也被激活玩般,但其快速動(dòng)力學(xué)表明其激活途徑與 IRF3 無(wú)關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明礼饱,S100A8/A9 通過(guò) NF-κB 和 IRF5 激活誘導(dǎo) MyD88 依賴性基因程序坏为,對(duì)出生時(shí)的新生單核細(xì)胞進(jìn)行特異性編程,而不影響 TRIF 依賴性基因镊绪。
Fig 4c, d: 為了探索不同細(xì)胞程序的表觀遺傳調(diào)控匀伏,作者研究了啟動(dòng)子相關(guān)的組蛋白修飾,重點(diǎn)是與基因抑制相關(guān)的組蛋白 H3 在 Lys9 上的三甲基化(H3K9me3)蝴韭,以及與基因激活相關(guān)的組蛋白 H4 在 Lys91 上的 H3K4me3 和乙豕坏撸化(H4K91ac)。在成人單核細(xì)胞中榄鉴,LPS 刺激后摧找,MyD88 依賴性基因 IL6核行、IL1B 和 TNF 的 H4K91ac 明顯增加。在新生單核細(xì)胞中蹬耘,這些基因的啟動(dòng)子具有較高水平的 H3K4me3 和 H4K91ac 基線芝雪,但在 LPS 刺激后沒(méi)有觀察到進(jìn)一步的組蛋白乙酰化或去乙踝厶Γ化惩系。這些結(jié)果與警報(bào)素介導(dǎo)的新生單核細(xì)胞中 IL6、IL1B 和 TNF 基因表達(dá)的預(yù)激活和 LPS 低反應(yīng)性一致如筛,而在成年單核細(xì)胞中這些基因表達(dá)具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)性堡牡。相反,在成人單核細(xì)胞中杨刨,IDO1晤柄、CXCL10 和 CD80 的啟動(dòng)子區(qū)域有明顯的 H3K4me3 和 H4K91ac 標(biāo)記。這些標(biāo)記在 LPS 刺激后沒(méi)有變化妖胀,這就解釋了這些基因在成人單核細(xì)胞中具有穩(wěn)固的基礎(chǔ)表達(dá)調(diào)性和適度的 LPS 誘導(dǎo)性芥颈。在新生單核細(xì)胞中,所有這些 TRIF 依賴性基因的啟動(dòng)子都沒(méi)有乙踝眨化爬坑,而且在基線時(shí)幾乎沒(méi)有三甲基化,但在 LPS 刺激后卻出現(xiàn)了強(qiáng)烈的乙跬砍迹化钧椰,這與出生時(shí)缺乏基礎(chǔ)基因表達(dá)但 LPS 誘導(dǎo)性很強(qiáng)是一致的流炕。在沒(méi)有 S100 alarmins 的情況下蜂科,依賴 MyD88 的基因失去了預(yù)激活狀態(tài)(4a)栅受,Fig 4e: 這在表觀遺傳學(xué)水平上也得到了再現(xiàn)。在培養(yǎng)基中培養(yǎng)分離的新生單核細(xì)胞岩四,隨著時(shí)間的推移哭尝,IL1B 和 TNF 啟動(dòng)子中的 H3K4me3 和 H4K91ac 水平不斷下降。
Fig 4f: 在用 S100A8 預(yù)處理 4 小時(shí)的成體單核細(xì)胞中炫乓,去除 S100A8 后,H4K91ac 信號(hào)顯示出相似的動(dòng)力學(xué)献丑,而 H3K4me3 的衰減主要出現(xiàn)在 TNF 啟動(dòng)子上末捣。
總之,新生單核細(xì)胞和 S100A8 刺激的成年單核細(xì)胞去除 S100A8 后创橄,隨著時(shí)間的推移箩做,IL1B 和 TNF 啟動(dòng)子上的活化組蛋白標(biāo)記減少。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步說(shuō)明妥畏,新生單核細(xì)胞的功能并沒(méi)有受損邦邦,而是在轉(zhuǎn)錄和表觀遺傳學(xué)上都進(jìn)行了不同的編程安吁。
5. Postnatal reprogramming of TRIF-dependent gene programs
Fig 5a: 成人和新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞之間的差異表明,細(xì)胞重編程是出生后成熟的結(jié)果燃辖。作者嘗試在體外模擬這種重編程鬼店,將新生兒和成人單核細(xì)胞暴露于成人血漿中 14 天。兩組細(xì)胞的存活率和巨噬細(xì)胞樣形態(tài)的獲得相似黔龟。
Fig 5b-c: 培養(yǎng) 14 天后妇智,新生單核細(xì)胞中 MyD88 依賴性基因的表達(dá)量下降到與成人單核細(xì)胞相似甚至更低的水平(b),這導(dǎo)致 LPS 的誘導(dǎo)作用明顯增強(qiáng)(c)氏身。與此相反巍棱,新生單核細(xì)胞中大多數(shù)依賴 TRIF 的基因的表達(dá)在培養(yǎng) 14 d 期間沒(méi)有增加(b),而且這些基因在培養(yǎng)后仍對(duì) LPS 刺激有較強(qiáng)的誘導(dǎo)反應(yīng)(c)蛋欣。這些數(shù)據(jù)表明航徙,由于缺乏平行成熟的調(diào)控通路,alarmin 程序的缺失導(dǎo)致新生單核細(xì)胞出現(xiàn)炎癥表型陷虎。
Fig 5d: 作者假設(shè)依賴 TRIF 的調(diào)控基因需要在體內(nèi)條件下才能達(dá)到成人的基線水平到踏,因此作者評(píng)估了健康嬰兒出生后第一年與成人之間單核細(xì)胞中基因表達(dá)的變化。與作者在體外模型中觀察到的情況類似泻红,出生后立即高表達(dá)的促炎性 IL6 和 IL1B 在出生后的頭幾天迅速減少夭禽。然而,依賴 TRIF 的調(diào)控基因在出生后 11-30 天(CD80)和出生后 6-12 個(gè)月(CCL5 和 IDO1)達(dá)到了成人表達(dá)水平谊路。CXCL10 的表達(dá)在出生后第一年內(nèi)未達(dá)到成人水平讹躯。
總之,這些數(shù)據(jù)清楚地證實(shí)了一種模式缠劝,即炎癥基因在出生時(shí)被瞬時(shí)預(yù)激活潮梯,從而被耐受轉(zhuǎn)錄編程,隨后在出生后第一年內(nèi)重新編程調(diào)控通路惨恭,使其趨向成人表型秉馏。
6. S100 alarmins prevent fatal experimental neonatal sepsis
作者接下來(lái)研究了在小鼠新生單核細(xì)胞與成年單核細(xì)胞中是否也能發(fā)現(xiàn)MyD88和TRIF依賴基因的編程和LPS反應(yīng)性的反向模式。在基線時(shí)脱羡,小鼠新生單核細(xì)胞中依賴 MyD88 的促炎基因 Il1b 和 Tnf 的表達(dá)量明顯較高萝究,而依賴 TRIF 的基因 Ido1、Ccl5 和 Cd80 的表達(dá)量則明顯較低锉罐,但這些基因在體外 LPS 刺激后和體內(nèi)內(nèi)毒素血癥時(shí)都具有反向誘導(dǎo)性帆竹。為了研究出生時(shí)alarmin的釋放是否會(huì)影響新生兒的高炎癥和膿毒癥,作者在野生型小鼠和S100a9-/-小鼠中使用了新生兒金黃色葡萄球菌感染模型脓规。
Fig 6a: S100a9-/-小鼠無(wú)法形成S100A8/A9異質(zhì)復(fù)合物栽连,因此因代謝周轉(zhuǎn)率升高而缺乏S100A8。感染金黃色葡萄球菌后,S100a9-/-新生兒無(wú)一存活秒紧,而野生型新生兒的存活率為 90%绢陌。
Fig 6b: S100a9-/-新生兒的促炎細(xì)胞因子,如 IL-6熔恢、TNF脐湾、CCL2 和 CCL7 的產(chǎn)生量明顯升高(和補(bǔ)充圖 5a)。
Fig 6c: 這些細(xì)胞因子在感染后 12 小時(shí)就已可檢測(cè)到绩聘,當(dāng)時(shí)細(xì)菌負(fù)荷仍然較低沥割,與野生型新生兒相同,在受到熱滅活金黃色葡萄球菌挑戰(zhàn)時(shí)也可檢測(cè)到凿菩。與野生型新生兒相比机杜,S100a9-/-新生兒的這種快速高炎癥過(guò)程導(dǎo)致了致命的膿毒癥,感染 24 小時(shí)后主要器官的細(xì)菌負(fù)荷更高衅谷,這可能是高炎癥初始階段造成的二次損傷的結(jié)果椒拗。
Fig 6d, e: 在細(xì)胞水平上,野生型與 S100a9-/- 小鼠單核細(xì)胞和多形核中性粒細(xì)胞(PMNs)的遺傳背景對(duì)細(xì)胞吞噬和殺死金黃色葡萄球菌的能力沒(méi)有影響获黔。
Fig 6f: 與未經(jīng)處理的對(duì)照組小鼠相比蚀苛,用 S100A8/A9 或更強(qiáng)效的 S100A8 單獨(dú)處理 S100a9-/- 新生兒,可顯著提高其感染金黃色葡萄球菌后的存活率玷氏。
Fig 6g-h: 與此同時(shí)堵未,新生兒對(duì)金黃色葡萄球菌的炎癥反應(yīng)也明顯減弱,細(xì)菌清除率也有所提高盏触。重組 S100A8 并不直接刺激野生型或 S100a9-/- 小鼠吞噬細(xì)胞的抗菌功能(d渗蟹、e)。
這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步支持了這樣一個(gè)概念赞辩,即與出生相關(guān)的alarmins編程對(duì)預(yù)防高炎癥至關(guān)重要雌芽。
7. Low S100 levels at birth are linked to higher sepsis risk
接下來(lái),作者研究了 S100 alarmins辨嗽、病原體防御過(guò)程中的免疫反應(yīng)和人類新生兒膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)之間的相關(guān)性世落。在細(xì)胞水平上,與成人單核細(xì)胞相比糟需,人類新生兒?jiǎn)魏思?xì)胞在感染金黃色葡萄球菌后的炎癥反應(yīng)較弱屉佳,而我們能夠通過(guò)用 S100A8/A9 或 S100A8 預(yù)處理成人單核細(xì)胞來(lái)模擬這種反應(yīng)。與未處理的成人單核細(xì)胞相比洲押,新生兒和 S100A8/A9 預(yù)處理的成人單核細(xì)胞能更有效地殺死細(xì)菌武花。所有單核細(xì)胞的存活率和吞噬率相似。
最后诅诱,臍帶血中 S100A8/A9 的水平高于健康成人的血清水平髓堪,但早產(chǎn)兒隊(duì)列中的 S100A8/A9 水平明顯低于健康足月兒(a)送朱,這表明出生時(shí) S100A8 和 S100A9 的釋放與膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)之間存在負(fù)相關(guān)娘荡。此外干旁,在早產(chǎn)兒組中,出生后第 9±5 天出現(xiàn)經(jīng)血液培養(yǎng)證實(shí)的晚發(fā)性新生兒膿毒癥(LONS)的嬰兒出生時(shí)的 S100A8/A9 水平明顯低于未出現(xiàn)晚發(fā)性膿毒癥的嬰兒(b)炮沐。臍帶血中 S100A8/A9 的含量大于 2,000 納克/毫升與低于 330 納克/毫升相比争群,患 LONS 的風(fēng)險(xiǎn)降低了 25 倍,這表明臍帶血中 S100A8/A9 的含量是一種潛在的生物標(biāo)志物大年,S100A8/A9 含量低表明依賴 MyD88 的炎癥基因程序設(shè)計(jì)不足换薄,從而導(dǎo)致新生兒膿毒癥風(fēng)險(xiǎn)升高。這些發(fā)現(xiàn)共同反映了 S100A8 和 S100A9 對(duì)新生兒炎癥反應(yīng)性的有益調(diào)節(jié)功能翔试,而不會(huì)損害新生兒的抗菌能力轻要。