由Thrombospondin-1介导的髓系来源白介素-10在急性细菌性肺部感染中调控宿主防御与炎症反应

《Infection and Immunity》：Myeloid-derived interleukin-10 induced by thrombospondin-1 mediates host defense and regulates inflammation during acute bacterial lung infection

本研究揭示，在铜绿假单胞菌急性肺部感染中，宿主糖蛋白Thrombospondin-1 (TSP-1) 通过激活转录因子PPARγ，诱导肺内募集的CD11b+Ly6G+Ly6C+中性粒细胞与单核细胞产生白介素-10 (IL-10)。IL-10的产生对于宿主存活、细菌清除及抑制肺部过度炎症与损伤至关重要。这项工作阐明了宿主自身调控免疫应答、平衡防御与损伤的新机制，为对抗耐药性铜绿假单胞菌感染提供了潜在的免疫治疗新靶点。

　　

引言

铜绿假单胞菌是导致院内感染及呼吸机相关肺炎的主要病原体之一，其高死亡率与细菌毒力因子引发的肺组织损伤密切相关。尽管中性粒细胞和单核细胞等髓系免疫细胞在防御此类感染中发挥关键作用，但其过度的炎症反应也会导致严重的肺损伤。Thrombospondin-1是一种宿主基质细胞糖蛋白，此前研究已证实其在铜绿假单胞菌感染期间可通过抑制肺中性粒细胞的过度活化来保护宿主免于死亡，但其具体免疫调节机制尚未完全阐明。

结果

Thrombospondin-1 (TSP-1) 对于肺内IL-10的产生及有效抗铜绿假单胞菌免疫是必需的

实验表明，与野生型小鼠相比，TSP-1缺陷型小鼠在感染后24小时表现出肺部细菌清除能力受损。这伴随着肺部微血管通透性增加、疾病严重程度加剧，以及肺部炎症因子IL-1β、G-CSF、GM-CSF、CXCL-1、CXCL-2和IL-17水平的显著升高。尤其值得注意的是，在感染后48小时，TSP-1缺陷型小鼠肺部的抗炎细胞因子IL-10水平显著低于野生型小鼠。这些数据表明，TSP-1对于诱导肺部IL-10的产生、促进有效的宿主防御以及控制肺部炎症至关重要。

肺部IL-10是宿主防御与存活所必需的

使用IL-10缺陷型小鼠进一步探究了IL-10的作用。结果显示，与野生型小鼠相比，IL-10缺陷型小鼠在感染后表现出显著更高的死亡率。即使降低感染剂量，IL-10缺陷型小鼠仍表现出更高的肺部细菌负荷、更严重的肺微血管渗漏和疾病严重程度，以及更强的促炎因子反应。这证明在急性铜绿假单胞菌肺部感染早期，肺内IL-10的产生对于下调炎症反应、促进宿主防御和维持宿主存活是不可或缺的。

中性粒细胞与Ly6C⁺单核细胞是急性感染期肺部IL-10的主要来源

利用IL-10-eGFP报告基因小鼠模型，研究人员通过流式细胞术评估了感染后48小时内肺部产生IL-10的细胞。结果显示，中性粒细胞在感染后48小时成为最主要的IL-10产生细胞群。通过巴恩斯-胡特随机邻域嵌入分析进一步揭示了IL-10⁺中性粒细胞在空间上至少聚集成两个不同的亚群，占所有IL-10⁺中性粒细胞的90%，凸显了其异质性。此外，经典的Ly6C⁺单核细胞是第二主要的IL-10产生髓系细胞来源，但其在群体中的分布更为分散。肺泡巨噬细胞、B细胞、T细胞等细胞在感染早期均未检测到显著的IL-10产生。

TSP-1在体外调控髓系细胞的IL-10产生

由于骨髓来源中性粒细胞体外存活时间短，研究者采用了从骨髓前体细胞分化而来的CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C⁺细胞（具有多形核表型）作为研究模型。体外实验显示，重组TSP-1 (rTSP-1) 即使在无脂多糖刺激的情况下也能诱导这些细胞产生IL-10。更重要的是，当与脂多糖共同作用时，rTSP-1能协同增强IL-10的产生。相比之下，从TSP-1缺陷型小鼠分化的同类细胞在脂多糖刺激下产生的IL-10更少。进一步的机制研究表明，TSP-1对IL-10的诱导依赖于转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体γ (PPARγ)，因为使用PPARγ拮抗剂能够阻断TSP-1的促IL-10产生作用。

CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C⁺细胞产生的IL-10增强TSP-1缺陷型小鼠的宿主防御并降低肺微血管通透性

为了在体内验证髓系细胞产生的IL-10在TSP-1保护作用中的关键角色，研究人员进行了过继转移实验。他们将从野生型或IL-10缺陷型小鼠分化而来的CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C⁺细胞分别转移至TSP-1缺陷型小鼠肺内，随后进行感染。结果显示，接受能够产生IL-10的CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C⁺细胞转移的小鼠，与接受不能产生IL-10的细胞转移或未经处理的小鼠相比，其肺部细菌负荷显著降低，疾病严重程度和肺微血管通透性也明显减轻。此外，转移IL-10^+/+细胞成功恢复了TSP-1缺陷型小鼠肺内整体的IL-10水平，并下调了IL-1β、G-CSF、GM-CSF、CXCL-1和CXCL-2等关键促炎因子的产生。

讨论

本研究首次阐明，在急性铜绿假单胞菌肺部感染中，宿主糖蛋白TSP-1通过诱导中性粒细胞和Ly6C⁺单核细胞产生抗炎细胞因子IL-10，构建了一道关键的免疫调节通路。这一过程依赖于转录因子PPARγ的活性。IL-10的产生不仅有效遏制了过度的促炎反应（表现为多种炎症因子和趋化因子的下调），更重要的是，它增强了宿主的细菌清除能力，减轻了肺损伤，从而提高了宿主存活率。研究发现的CD11b⁺Ly6G⁺Ly6C⁺细胞具有多形核表型和IL-10产生能力，为研究中性粒细胞的抗炎功能提供了一个稳定的体外模型。

这些发现不仅揭示了TSP-1-IL-10轴在精细平衡肺部抗菌防御与免疫病理损伤中的核心作用，也为理解髓系细胞（特别是中性粒细胞）在感染过程中的功能可塑性提供了新见解。鉴于抗生素耐药性铜绿假单胞菌感染的严峻形势，针对TSP-1-IL-10-髓系细胞这一通路开发新的免疫治疗或辅助治疗策略，有望成为对抗此类感染、改善临床预后的新方向。