《Neurology Neuroimmunology & Neuroinflammation》:Interleukin-9 Regulates NF-kB-Mediated Activation of Astrocytes in Multiple Sclerosis Brain
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本研究发现,在多发性硬化症(MS)患者脑组织中,星形胶质细胞高表达白细胞介素-9受体(IL-9R)。研究通过体外实验证实,IL-9能够抑制白细胞介素-1β(IL-1β)诱导的核因子κB(NF-κB)通路活化,包括降低IKKα/β和p65磷酸化、抑制p65核转位,并下调粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF/CSF2)等促炎基因的表达。该研究揭示了IL-9在MS中通过调节星形胶质细胞-小胶质细胞轴发挥抗炎作用的新机制,为神经炎症疾病的治疗提供了新靶点。
星形胶质细胞在多发性硬化症进展期患者额叶皮质中表达IL-9R
研究首先通过蛋白质印迹分析发现,多发性硬化症(MS)患者额叶皮质组织中IL-9受体(IL-9R)的表达水平显著高于非神经系统疾病死亡的对照组个体。免疫组织化学染色进一步证实,MS患者脑组织白质(WM)和灰质(GM)中均存在IL-9R阳性细胞,这些细胞呈现典型的星形胶质细胞星状形态。免疫荧光双标染色显示,IL-9R信号与星形胶质细胞标志物胶质纤维酸性蛋白(GFAP)共定位,表明星形胶质细胞是MS脑内IL-9R的主要表达细胞类型。定量分析表明,MS患者脑内IL-9R的平均荧光强度,尤其是在白质区域,显著高于对照组。
IL-9影响IL-1β诱导的人促炎星形胶质细胞中NF-κB的活化
为探究IL-9对活化星形胶质细胞的作用,研究使用了三种人源星形胶质细胞模型:人星形胶质瘤细胞系(U-373 MG)、原代正常人星形胶质细胞(NHA)和诱导多能干细胞来源的星形胶质细胞(iAstrocytes)。用IL-1β刺激细胞以诱导其向促炎表型转化。蛋白质印迹结果显示,IL-1β可时间依赖性地激活NF-κB通路,表现为IKKα/β和RelA/p65(Ser536位点)的磷酸化水平升高。而IL-9的共处理能显著抑制IL-1β诱导的IKKα/β和p65磷酸化。此外,免疫荧光实验证实,IL-1β能诱导NF-κB p65亚基的核转位,而IL-9处理可显著降低p65阳性细胞核的比例,这一抑制效应在三种星形胶质细胞模型中均得到验证。
IL-9下调人促炎星形胶质细胞中CSF2、MAP3K7和MAP3K14的转录
通过转录组学分析IL-1β刺激后NF-κB通路相关基因的表达谱,发现IL-1β可上调15个基因的表达,其中包括多个促炎因子和信号分子基因。IL-9处理能特异性逆转其中三个基因的IL-1β诱导性上调:CSF2(编码GM-CSF)、MAP3K7(编码TAK1)和MAP3K14(编码NIK)。TAK1和NIK分别是NF-κB经典和非经典通路的上游激酶,它们的下调表明IL-9可能从上游抑制NF-κB通路的持续活化。
IL-9通过调控CSF2转录来调节促炎星形胶质细胞的GM-CSF产生
研究进一步聚焦于GM-CSF(CSF2基因产物)。染色质免疫沉淀(ChIP)实验显示,IL-1β刺激能显著增强NF-κB p65亚基与CSF2基因增强子和启动子区域的结合,而IL-9共处理则能显著削弱这种结合。实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和酶联免疫吸附试验(ELISA)结果一致表明,IL-9能降低IL-1β诱导的CSF2 mRNA转录水平和GM-CSF蛋白的分泌量。流式细胞术细胞内染色也证实IL-9减少了产生GM-CSF的星形胶质细胞比例。这些结果说明IL-9通过抑制NF-κB对CSF2基因的转录激活,进而减少GM-CSF的产生。
讨论
本研究首次证实IL-9能通过抑制NF-κB通路来调节人星形胶质细胞的炎症活性。在MS的神经炎症环境中,星形胶质细胞高表达IL-9R,IL-9通过抑制IKKα/β和p65的磷酸化、p65核转位,以及下调TAK1(MAP3K7)、NIK(MAP3K14)和GM-CSF(CSF2)等关键促炎介质的表达,促使星形胶质细胞从促炎状态向抗炎状态转变。GM-CSF是激活小胶质细胞的关键因子,因此IL-9对星形胶质细胞GM-CSF产生的抑制,可能间接调节星形胶质细胞-小胶质细胞轴,从而在MS中发挥神经保护作用。IL-9R在MS脑内的上调可能是一种代偿性的抗炎机制。这些发现不仅深化了对MS发病机制的理解,也为将IL-9及相关通路作为神经炎症性疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病等)的治疗靶点提供了新的理论依据。