尿苷二磷酸通过动态转录网络驱动髓系分化与功能重编程的免疫代谢调控机制

《Frontiers in Immunology》：Uridine diphosphate drives myeloid differentiation and functional reprogramming through dynamic transcriptional network

本研究揭示尿苷二磷酸（UDP）作为关键免疫代谢信号，通过P2Y6受体（P2RY6）动态调控人外周血单核细胞（PBMCs）的增殖抑制与树突状细胞（DC）分化进程。研究发现UDP可显著抑制CD14+单核细胞增殖，同时促进HLA-DR+CD11c+树突样细胞生成，并增强其吞噬（phagocytosis）和凋亡细胞清除（efferocytosis）功能。转录组分析揭示NF-κB、BATF、IRF5等转录因子主导的时序性基因调控网络，为靶向P2RY6通路调控免疫平衡提供新视角。

　　

背景

细胞外核苷酸通过嘌呤能信号调控免疫反应。尿苷二磷酸（UDP）作为嘧啶来源的代谢物，在肿瘤微环境中积累并可调节T细胞活化，但其对人髓系细胞的影响尚不明确。本研究通过整合实验与转录组学方法，探讨UDP对人外周血单核细胞（PBMCs）增殖、分化及功能重编程的作用。

方法

新鲜分离的PBMCs经UDP刺激后，采用CFSE染色和流式细胞术分析CD14⁺细胞增殖。在IL-4和GM-CSF存在下，评估UDP对纯化CD14⁺单核细胞向树突状细胞（moDCs）分化的影响。通过荧光标记的大肠杆菌和凋亡HeLa细胞分别检测吞噬和凋亡细胞清除功能。利用NanoString人类免疫学Panel对UDP刺激2、6、24小时的PBMCs进行转录组分析。

结果

UDP抑制CD14⁺单核细胞增殖并促进树突样细胞生成

UDP处理显著抑制CD14⁺单核细胞增殖（增殖细胞比例从32%降至4%），同时使PBMCs中HLA-DR⁺CD11c⁺树突样细胞比例在24小时从2%升至7%。在IL-4/GM-CSF诱导的moDCs分化模型中，UDP使CD14^-细胞比例从40%增至75%，并显著增加CD14^-CD16^-HLA-DR⁺CD11c⁺细胞群体。此外，UDP上调moDCs中CD80和CD40的mRNA表达，提示其促进树突细胞成熟标志物表达。

UDP增强髓系细胞吞噬功能

细菌吞噬实验显示，UDP预处理使PBMCs对RFP标记大肠杆菌的吞噬指数在90分钟时提高近两倍。凋亡细胞清除实验中，UDP处理6小时后，CFSE⁺凋亡HeLa细胞与LAMP-1⁺溶酶体共定位的PBMCs比例显著增加，表明UDP同步增强吞噬和凋亡细胞清除能力。

转录组揭示UDP驱动的时序性免疫调控网络

转录组分析识别出8个具有独特时序表达模式的基因簇：早期（2-6小时）上调簇（Cluster 1、8）富含NF-κB和RUNX3靶基因（如TNF、CXCL10），介导快速炎症反应；早期下调簇（Cluster 2）包含CD14、CSF1R等单核细胞活化基因，其启动子富集IRF5和FLI1 motif；中晚期（6-24小时）上调簇（Cluster 4-6）以BATF家族靶基因为主（如TIGIT、PD-L1、IFNG），关联T细胞活化/耗竭程序。该网络显示UDP通过动态转录重编程协调先天与适应性免疫应答。

讨论

本研究阐明UDP-P2RY6轴作为免疫代谢枢纽，通过抑制单核细胞增殖、驱动树突样分化及增强清除功能，重塑髓系细胞命运。转录调控模块的时序激活提示UDP兼具早期炎症诱导与晚期免疫调节双重功能，为理解代谢物在肿瘤免疫、神经炎症等病理过程中调控髓系细胞可塑性提供新机制见解。靶向该通路可能为免疫相关疾病提供干预策略。