陳天文-中文報告
Nature immunology 5, 88-98 2004.
中文報告:
這一篇文章主要是在說作者在extracellular matrix中發現了一個蛋白質: mindin,具有辨識微生物表面的分子,進而引起先天性的免疫反應。
在過去的研究發現,先天性的免疫反應所辨識微生物的方式主要是靠細菌構造上一些保守的結構,像是LPS、lipotechoic acid等,而辨識這類分子的接受器就叫pattern-recognition receptors (PRRs),相對於PRRs而言,在微生物上的保守結構就叫pathogen-associated molecular patterns (PAMPs)。而依照PRRs存在細胞位置不同,可大致分為三類:secreted PRRs、cell surface PRRs、intracellular PRRs。如下面表所列:
而最近幾年來研究很熱門的是有關細胞表面的分子Toll-like receptor和它們PAMPs之間的關係,如圖所示:
而本篇的另一個主角是ECM中的一個蛋白質:mindin,首先在Zebrafish中被發現,後來陸續在rat、mouse、Drosophila、human中也發現這個蛋白質,而在過去對它的研究主要是在胚胎發育及神經發育相關,這個蛋白質的特性是由330個amino acid組成,分子量約36kDa,含有三個一般的結構:FS1、FS2及thrombospondin-type 1 repeats。在利用RNA blot分析在個不同組織的分佈,發現在mouse的淋巴組織中有高量表現,因此,作者便懷疑這個蛋白質可能和免疫系統相關。
因此他們便利用gene targeting的方式產生了mindin-deficient mouse來進行分析,結果在對於LPS所引起的敗血症方面,明顯的和wild-type mouse有差異,因此可推斷在knock out mouse上有免疫缺失,進一步分析這些老鼠體內的巨嗜細胞發現,它們分泌發炎反應的細胞素TNF和IL-6有明顯的缺失;而當檢視其它免疫細胞時,發現肥大細胞也參與其中,但利用其它實驗則証明了mindin的缺失並不會造成巨嗜細胞和肥大細胞功能上的影響。
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接下來作者想知道到底是微生物表面上那一種分子會造成mindin去產生免疫反應,於是作者便利用了很多不同種的PAPMs去測試,結果發現除了lipoprotein以外,都會在wild-type及knock out mouse中發的macrophage現有明顯的差異,而肥大細胞也是類似的情形。
接下來作者以肺部和全身性感染不同的細菌,看knock out mouse和wild-type mouse對於清細菌的能力是否有差異,結果發現在knock out mouse無法有效清除肺部的細菌,而在全身性感染上,則結果產生了不一致的現像。討論可能的原因是作者在以IP注射細菌時的劑量為半致死劑量,無法有效引起全身發炎反應。
以下作作者想知道究竟是mindin蛋白和細菌上那一個部份產生了連接,因此作者將細菌標定螢光,和不同種類的細菌放置在一起,看是否能將細菌之間聚集在起:如下圖所示,大部份的細菌都能有效和Mindin蛋白結合上,而且這樣的結合是需要二價陽離子及能被glucose所抑制。
因此作者推論:mindin蛋白和細菌表面外膜所結合的部份是在糖基的部位,而非LPS能引起spesis的lipiA,接下來的實驗,作者又以其它不同種類的糖類去和mindin及LPS去做競爭。 如下圖:結果也是和之前一致,和mindin所接合的部位主要是在糖基的部份。
接下來的實驗進一步探討到是否mindin和細菌結合上以後是否會促進吞噬作用以可能引起的訊息傳遞路徑有那些,結果發現mindin具有類似調理素的功能,能促進巨嗜細胞吞嗜大部份所結合上的細菌,而且以外加重組mindin蛋白到mindin-deficient的macrophage內,可回恢其對細菌吞噬的能力。而在最後訊息傳遞部份,則看不出正常老鼠和mindin-deficient老鼠以LPS或TNF剌激下
有所差異。
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最後,作者結論發現在老鼠體內EMC蛋白中發現mindin蛋白在身體對抗病原菌上扮演者重要的角色,或許我們藉由這些分子在天生免疫上所扮演的角色,來更加了解我們身體體內複雜的免疫系統。