人类RNase 7在神经元与胶质细胞中的新型免疫调节功能：从皮肤抗菌到神经防御的范式扩展

《The FEBS Journal》：Role of human RNase 7 in neuronal and glial cell models: moving towards an unexpected new functional link

本文首次在神经母细胞瘤SH-SY5Y和胶质母细胞瘤U-87 MG细胞中，系统探究了经典抗菌蛋白核糖核酸酶7（RNase 7）在神经系统中的表达与功能。研究发现，RNase 7不仅内源性表达并受脂多糖（LPS）和氧化应激上调，还能显著抑制LPS诱导的促炎细胞因子（TNF-α, IL-6）、一氧化氮（NO）和活性氧（ROS）的产生，并清除细胞内细菌。该研究揭示了RNase 7在神经免疫调节和宿主防御中的新角色，为神经炎症和感染性疾病提供了新的潜在治疗靶点。

　　

RNase 7在神经元与胶质细胞中的内源性表达

传统上，人类核糖核酸酶7（RNase 7）作为RNase A超家族成员，以其在皮肤等上皮组织中的强效抗菌活性而闻名。然而，其在神经系统中的功能几乎未知。这项开创性研究首次在两种经典的中枢神经系统细胞模型——神经母细胞瘤SH-SY5Y和胶质母细胞瘤U-87 MG细胞中，系统检测了RNase 7的表达与功能。

研究发现，这两种细胞系均能内源性表达RNase 7的mRNA和蛋白质，且该蛋白定位于细胞质。更为重要的是，当细胞处于改变的生长条件下，如暴露于来自^{Pseudomonas aeruginosa}10或^{Escherichia coli}O111:B4的脂多糖（LPS）以引发炎症，或暴露于过氧化氢（H₂O₂）和亚砷酸钠（SA）以诱导氧化应激时，RNase 7的基因表达、蛋白质合成及其向培养基中的分泌均被显著上调。这种上调模式在经视黄酸（RA）诱导分化的、具有更成熟神经元表型的SH-SY5Y细胞中也得到复现。这些结果表明，RNase 7的表达是神经元和胶质细胞应激反应的一部分，提示其在神经系统防御中可能扮演角色。

重组RNase 7的免疫调节特性

鉴于RNase 7在应激条件下的表达上调，研究者进一步探究了外源性重组RNase 7对神经系统细胞的免疫调节作用。他们首先在^{E. coli}中表达并纯化了具有活性的重组RNase 7蛋白。

在LPS刺激的SH-SY5Y和U-87 MG细胞模型中，重组RNase 7展现出了强大的抗炎和抗氧化潜力。具体而言：

• •
  抑制促炎介质：与单独使用LPS相比，共处理RNase 7能剂量依赖性地显著降低由LPS诱导的促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白介素-6（IL-6）的释放，同时减少一氧化氮（NO）的生成。重要的是，RNase 7本身对细胞无毒性，也不会单独诱发炎症反应。
• •
  缓解氧化应激：RNase 7能够有效抑制LPS刺激导致的细胞内活性氧（ROS）水平升高，并减轻随之而来的脂质过氧化损伤（通过硫代巴比妥酸反应物TBARS评估）。有趣的是，RNase 7甚至能直接缓解由H₂O₂直接攻击引起的ROS爆发，显示出一定的抗氧化剂特性。
• •
  在分化神经元中生效：上述抗炎效应在RA分化的SH-SY5Y细胞中同样得到证实，说明RNase 7的作用不限于增殖性肿瘤细胞，也可能适用于更接近体内状态的神经元。

RNase 7作为LPS“清道夫”的结合机制

为了阐明RNase 7抑制LPS炎症反应的分子机制，研究通过稳态荧光各向异性实验直接检测了RNase 7与LPS的相互作用。结果显示，RNase 7能以极高的亲和力与两种LPS单体结合，其解离常数（K_d）处于纳摩尔级别（对于^{E. coli}O111:B4 LPS约为14.1 nM，对于^{P. aeruginosa}10 LPS约为24.2 nM）。这表明RNase 7能够像“清道夫”一样直接结合并中和LPS分子。

这一机制在细胞层面得到了支持：与单独LPS处理相比，RNase 7共处理可显著下调两种细胞中Toll样受体4（TLR4）的基因表达水平。TLR4是识别LPS并启动下游炎症信号通路的关键受体。RNase 7通过结合LPS，可能阻止了LPS与TLR4的有效结合，从而削弱了整个炎症信号通路的激活。

RNase 7促进细胞内细菌清除

许多抗生素难以有效穿透细胞膜清除胞内菌，而胞内菌感染是临床治疗难题。本研究探索了RNase 7是否具有对抗胞内菌的潜力。

首先，通过共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）证实，重组RNase 7能够有效被SH-SY5Y和U-87 MG细胞内化。接着，在细胞感染实验中，预先用RNase 7处理的细胞，在感染^{P. aeruginosa}O1或^{E. coli}ATCC 25922后，其细胞裂解液中的菌落形成单位（CFU）数量显著低于未处理的对照组。尽管实验中使用的RNase 7浓度较高，且不能完全排除细胞表面残留蛋白的贡献，但这一趋势强烈提示，内化的RNase 7可能有助于促进细胞内细菌的清除。

讨论与展望

本项研究突破性地将RNase 7的功能研究从上皮组织拓展至神经系统。综合结果表明，RNase 7不仅是神经系统细胞在感染和氧化应激条件下可诱导表达的内源性蛋白，其重组形式更兼具多重保护功能：1）作为LPS的高亲和力结合蛋白，直接中和内毒素，抑制TLR4通路介导的过度炎症；2）作为抗氧化调节剂，减轻ROS相关的细胞损伤；3）作为潜在的细胞内抗菌剂，协助清除侵入的细菌。

这些发现为RNase 7描绘了一幅超越单纯抗菌的多功能免疫调节蛋白新图景，特别是在神经炎症和中枢神经系统感染的语境下。它与RNase A超家族中其他成员如血管生成素（angiogenin）在应激反应中的功能相呼应。研究也指出，RNase 7的活性可能受到组织微环境（如RNase抑制剂RI的水平）的调节，这为其在不同生理病理条件下的功能差异提供了线索。

总之，该研究揭示了RNase 7在神经免疫调节和宿主防御中前所未有的作用，为其在治疗神经炎症性疾病（如神经退行性疾病）和难治性中枢神经系统细菌感染方面的潜在应用奠定了重要的理论基础，开辟了一个新的研究方向。未来需要更深入的研究来揭示RNase 7细胞内杀菌的具体机制，以及其在复杂体内环境中的整体调控网络。