《Journal of Advanced Research》：TNFSF10 drives hyperactive immune responses via NLRP3 inflammasome and endoplasmic reticulum stress in autoimmune and inflammatory diseases
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本研究聚焦于自身免疫及炎症性疾病中免疫稳态失衡的机制，揭示了TNFSF10（TRAIL）作为关键驱动因子，通过激活NF-κB信号通路、NLRP3炎症小体以及加剧内质网应激，导致造血干细胞/祖细胞死亡和骨髓衰竭。研究人员利用多种疾病模型证实，靶向TNFSF10可改善疾病预后，为治疗再障等疾病提供了新的潜在靶点。
在自身免疫和炎症性疾病的复杂发病机制中，免疫系统的过度激活是导致组织损伤和器官功能衰竭的核心环节。再生障碍性贫血（AA）作为一种典型的免疫介导的骨髓衰竭性疾病，其核心病理是自身反应性T细胞异常活化并攻击造血干细胞/祖细胞（HSPCs），但驱动这种免疫“风暴”的上游关键分子事件仍不清晰。肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TNFSF10，亦称为TRAIL），长期以来因其诱导细胞凋亡的能力而备受关注，然而，它在生理和病理条件下的双重免疫调节作用，尤其是在AA中的作用，却充满争议且未被充分阐明。发表在《Journal of Advanced Research》上的这项研究，如同解开一团乱麻的关键线头，系统性地揭示了TNFSF10是如何作为核心枢纽，整合NF-κB信号、NLRP3炎症小体活化和内质网应激（ER stress）等多条通路，最终驱动AA等疾病中失控的免疫反应。
为了深入探索TNFSF10在AA中的角色，研究人员运用了多种前沿技术。他们首先对来自AA患者和健康供者（HDs）的免疫细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析，以识别关键差异表达基因。研究还构建了Tnfsf10基因敲除（Tnfsf10-/-）的AA小鼠模型，以及其他疾病模型，如急性移植物抗宿主病（aGVHD）、辐射诱导衰老和炎症性肠病（IBD）模型，以全面评估TNFSF10的生物学功能。关键技术方法还包括流式细胞术分析细胞表面受体表达、蛋白质印迹（Western blot）检测信号通路蛋白活化、酶联免疫吸附试验（ELISA）检测细胞因子水平、免疫组织化学/免疫荧光染色观察组织病理变化、集落形成单位（CFU） assay评估造血祖细胞功能，以及体内生物发光成像技术动态监测NF-κB活性等。样本来源包括从郑州大学第一附属医院获得的AA患者和HDs的骨髓及外周血样本。
TNFSF10是AA免疫调节中潜在的关键调控因子
研究人员通过scRNA-seq分析AA患者免疫细胞，发现TNFSF10是一个关键的下调差异表达基因。与HDs相比，AA患者骨髓单个核细胞（BMMCs）和外周血单个核细胞（PBMCs）中TNFSF10的转录本水平下调，但令人意外的是，蛋白质水平检测（Western blot）显示AA患者PBMCs中TNFSF10蛋白表达反而更高。流式细胞术分析进一步揭示，AA患者多种免疫细胞（如B细胞、T细胞、粒细胞、单核细胞、HSPCs）表面TNFSF10（CD253）阳性亚群比例增高，特别是在NK和NKT细胞中尤为显著。在AA小鼠模型中，敲除Tnfsf10能显著改善小鼠生存率，减轻脾脏组织损伤，并有助于HSPCs在骨髓中的保留，表明TNFSF10在AA病理过程中扮演了“破坏者”的角色。
TNFSF10导致HSPCs死亡并参与免疫调节
研究发现，AA患者的HSPCs表面死亡受体（TNFRSF10A/B）和诱骗受体（TNFRSF10C/D）的表达模式发生改变，部分HSPCs对TNFSF10介导的细胞死亡更为敏感。体外实验中，添加重组TNFSF10蛋白会导致AA来源的造血祖细胞集落形成减少。进一步的蛋白质组学分析表明，TNFSF10处理细胞后，不仅激活了预期的凋亡信号通路，还显著影响了包括“适应性免疫系统”、“NF-κB信号转导”、“细胞对氧化应激的反应”在内的多种重要通路，提示TNFSF10的功能远不止诱导凋亡那么简单。
敲除TNFSF10通过抑制过度免疫反应提高AA小鼠模型存活率
在AA小鼠模型中，无论是受体小鼠还是供体淋巴细胞缺失Tnfsf10，都能提高存活率。机制上，Tnfsf10缺失改变了骨髓中免疫细胞的状态，例如，它促进了树突状细胞（DCs）和巨噬细胞上免疫抑制分子PD-L1/PD-L2的表达，同时降低了中性粒细胞和单核细胞上的MHC-II和CD95（Fas）表达，这有助于缓和过度活跃的免疫状态，减少对自身组织的攻击。
TNFSF10与NF-κB信号通路活性相关
通过生物信息学分析和体外细胞实验，研究证实TNFSF10能激活NF-κB信号通路。在NF-κB报告基因小鼠模型中，输注Tnfsf10+/+淋巴细胞的小鼠表现出更高的NF-κB活性。此外，AA小鼠骨髓细胞中磷酸化p65蛋白水平在Tnfsf10+/+基因型中更高。使用NF-κB抑制剂D-甘露糖短期治疗可提高AA小鼠早期存活率，进一步支持了TNFSF10-NF-κB轴在疾病早期的重要性。
TNFSF10暴露有助于NLRP3炎症小体的激活
NF-κB的激活是NLRP3炎症小体“启动”阶段的关键。研究发现，在AA小鼠模型中，Tnfsf10缺失降低了骨髓细胞中Il1b和Nlrp3的转录本水平。免疫组化显示，与Tnfsf10-/-AA小鼠相比，WT AA小鼠骨髓组织中NLRP3、IL-1β和gasdermin E (GSDME)的表达更高，而GPX4（一种抑制炎症小体的蛋白）表达较低。在体外共培养实验中，Tnfsf10缺失的巨噬细胞与T细胞共培养时，其Il1b和Nlrp3的表达水平较低。用TNFSF10处理THP-1细胞（人单核细胞系）可增加NLRP3和caspase-1 (CASP1)的蛋白水平，以及细胞上清中活化的caspase-1水平。这些结果清晰地表明TNFSF10能促进NLRP3炎症小体的活化。
抑制TNFSF10可抑制病理性内质网应激
研究揭示了TNFSF10与内质网应激（ER stress）的密切关系。在AA小鼠疾病进展过程中，ER应激相关蛋白（如PPP1R15A/GADD34, ATF4, CHOP, ATF6, CALR）的表达发生动态变化。Tnfsf10缺失降低了tunicamycin（Tun，ER应激诱导剂）处理后骨髓细胞中Ppp1r15a的表达。RNA-seq分析发现，在ER应激条件下，Tnfsf10缺失抑制了包括Ppp1r15a, Atf3在内的关键基因表达。机制上，TNFSF10可能通过激活JNK信号通路磷酸化c-Jun，进而结合到Ppp1r15a启动子区上调其表达。重要的是，使用PERK激酶抑制剂GSK2656157会恶化Tnfsf10+/+AA小鼠的早期存活，而对Tnfsf10-/-小鼠无影响；相反，使用PPP1R15A抑制剂icerguastat则能提高Tnfsf10+/+AA小鼠的存活率。这表明TNFSF10通过增强PPP1R15A表达，损害了ER稳态的恢复，从而加剧了病理过程。
TNFSF10相关炎症反应和ER应激通过ERAP1、CALR和PD-L1/L2传递异常信号
研究发现，ER应激与抗原提呈过程相连。Tnfsf10缺失影响了抗原处理相关基因（如Erap1, Tap1, Tap2, Calr）的表达。在稳态和ER应激条件下，Tnfsf10-/-小鼠骨髓细胞中Erap1和Calr蛋白水平更高。流式细胞术分析显示，AA患者HSPCs表面钙网蛋白（CALR）暴露增加，髓系细胞表面补体C1q水平也升高，这为免疫细胞“吃掉”功能异常的HSPCs提供了“吃我”信号。同时，AA患者B细胞和单核细胞表面CALR受体CD91表达增高。此外，Tnfsf10缺失在ER应激条件下促进了免疫抑制分子Pdl1和Pdl2的转录。这表明TNFSF10通过影响ER应激和抗原提呈，削弱了免疫抑制信号，加剧了免疫攻击。
TNFSF10是炎症病理和整合应激反应（ISR）的关键介质
研究将TNFSF10的作用扩展到其他疾病模型。在辐射诱导的组织损伤模型中，Tnfsf10-/-小鼠多个器官（骨髓、胸腺、脾脏、肝脏、肾脏、心脏）的胶原沉积显著减少，表明纤维化减轻。在aGVHD和IBD模型中，Tnfsf10缺失同样改善了小鼠的生存情况。这表明TNFSF10作为病理性驱动因子的作用具有普遍性。
AA患者来源的外泌体在病理条件下增强TNFSF10的不利效应
外泌体是细胞间通讯的重要载体。用AA患者骨髓血浆来源的外泌体处理THP-1细胞，能上调TNFSF10、TNF、IL1B、PPP1R15A等促炎和ER应激相关基因的表达，而HD来源的外泌体则无此效应或作用相反。将AA患者外泌体注射给小鼠，能上调其T细胞表面CD253（TNFSF10）表达，并加速AA小鼠死亡。对外泌体进行蛋白质组学分析发现，AA特异性外泌体中SAA1、SAA2、MBL2等蛋白水平上调，而用重组的SAA1、SAA2、MBL2处理细胞，可诱导TNFSF10表达并激活ER应激通路。这表明AA患者体内的外泌体可能携带有害信号，进一步放大了TNFSF10介导的病理过程。
研究结论与意义
本研究系统地阐明了TNFSF10在自身免疫和炎症性疾病中的核心作用。它不仅仅是一个简单的凋亡诱导因子，更是一个整合多种信号通路的枢纽分子。在AA等疾病背景下，TNFSF10通过激活NF-κB信号为NLRP3炎症小体的活化“ priming”，并通过上调PPP1R15A阻碍内质网应激的恢复，从而直接或间接地促进炎症小体活化、细胞焦亡以及免疫原性细胞死亡（ICD）。内质网应激还导致HSPCs表面CALR暴露，使其更容易被免疫细胞清除。此外，来自患者病理环境的外泌体进一步恶化了这一过程。
这项研究的重大意义在于：首先，它深刻揭示了TNFSF10在免疫稳态失衡中的复杂多面性功能，超越了其传统的促凋亡角色。其次，研究鉴定出了TNFSF10-PPP1R15A-NLRP3/IL-1β这一新的信号轴，为理解AA等疾病的发病机制提供了新的理论框架。最后，研究结果表明，靶向TNFSF10或其下游信号分子（如PPP1R15A、NLRP3），可能成为治疗AA、aGVHD、IBD等多种自身免疫和炎症性疾病的新策略。尽管仍有一些因果关系和细胞特异性作用需要进一步阐明，但本研究无疑为开发针对这些棘手疾病的创新疗法开辟了新的道路。
