在单核巨噬细胞分化发育过程中激活素A的作用及其机制研究

Monocytes and macrophages are important cells involved in innate and adaptive immune response. In search of the regulatory factors for monocyte-macrophage development and differentiation, we found that activin A can stimulate the differentiation of bone marrow hematopoietic stem cells (BMSCs) into monocytes, and promote the conversion of M2 macrophages. We also found that BMSCs expressed ARIP4, a member of activin signaling proteins - activin receptor-nteracting protein family (ARIPs), and peripheral blood monocytes expressed ARIP2, 4 and macrophages expressed ARIP1, 2, 4. Above data suggest that activin A may be involved in the development and differentiation of monocyte-macrophages. This study is designed to further explore the GM-CSF/M-CSF-independent role of activin A in the development and differentiation of monocytes-macrophages from mouse BMSCs, and to elucidate Smad-dependent or independent signal pathway of activin A effect on the regulation of monocyte-macrophage activity. Furthermore, we hope to clarify the in vivo effect and mechanism of activin A on macrophage polarization, which may enhance the defense capability of macrophages in the early phase of inflammation, and also play an anti-inflammatory effects in the late phase. The study will not only reveal the role and mechanism of activin A as a monocyte-macrophage development and differentiation factor, but also demonstrate that ARIPs are the new markers for monocyte-macrophage development and differentiation.

单核巨噬细胞是参与固有及获得性免疫应答的重要细胞，在寻找单核巨噬细胞分化发育调控因子过程中，我们发现激活素A刺激骨髓造血干细胞向单核细胞分化，促进腹腔巨噬细胞向M2型转化；骨髓造血干细胞表达激活素信号蛋白- - 激活素受体相互作用蛋白家族（ARIPs）中的ARIP4，而外周血单核细胞表达ARIP2,4，巨噬细胞表达ARIP1,2,4。上述研究提示激活素A可能参与单核巨噬细胞分化发育过程。本研究拟进一步探讨激活素A不依赖GM-CSF/M-CSF调控小鼠骨髓造血干细胞向单核细胞、巨噬细胞分化发育作用；阐明激活素A通过Smad依赖或非依赖途径调控单核巨噬细胞活性的作用；阐述激活素A在体内通过调控巨噬细胞极化，在炎症应答早期增强巨噬细胞防御能力，而在炎症晚期发挥抗炎作用的机制。研究不仅揭示激活素A作为单核巨噬细胞分化发育调控因子的作用机制，也将证明ARIPs属于新的单核巨噬细胞分化发育标志物。

单核巨噬细胞是参与免疫应答及炎症应答的重要免疫细胞，骨髓来源的单核细胞进入血液循环，在机体生理和病理情况下，单核细胞可进入组织中分化成熟为巨噬细胞。单核巨噬细胞的生物活性受多种因子调控，例如细菌内毒素脂多糖（LPS）可以活化巨噬细胞，而激活素A（Activin A）则抑制LPS活化巨噬细胞分泌促炎因子。激活素受体相互作用蛋白（ARIPs）属于激活素信号传导调控蛋白，能与激活素II型受体（ActRII）相互作用，介导Smad非依赖的激活素信号传导。但是，ARIPs是否可在活化巨噬细胞表达，并作为成熟巨噬细胞的重要生物学标志物，参与调控骨髓来源单核巨噬细胞发育成熟，以及介导激活素及LPS调控巨噬细胞活化作用与机制仍不清楚。.因此，本研究首先探讨了激活素A调控巨噬细胞活化及极化作用，发现激活素A不仅可以双向调控巨噬细胞活化，还能作用于中性粒细胞，在炎症应答早期增强机体防御能力，而在炎症晚期发挥抗炎作用。进一步利用GM-CSF诱导小鼠骨髓造血干细胞来源单核巨噬细胞分化发育，研究发现，激活素信号蛋白ARIP1参与了骨髓造血干细胞向单核巨噬细胞分化成熟的调控过程，发现小鼠骨髓造血干细胞不表达ARIP1，而GM-CSF诱导分化的骨髓源性单核巨噬细胞则高表达ARIP1，小鼠外周血单核细胞及腹腔巨噬细胞也高表达ARIP1，LPS可以上调巨噬细胞ARIP1,2表达。体外ARIP1,2过表达抑制LPS活化单核巨噬细胞系RAW264.7细胞分泌促炎性细胞因子TNFα和IL-6等，体内过表达ARIP1,2也能抑制LPS活化小鼠腹腔巨噬细胞分泌促炎性细胞因子，其作用与NF-κB信号途径及CD14分子表达有关。上述研究表明，ARIP1主要在发育成熟的单核巨噬细胞表达，是成熟单核巨噬细胞的重要生物学标志物。ARIP1,2不仅参与激活素信号传导调控，还参与了LPS活化巨噬细胞的调控过程，并具有抗炎作用。本研究不仅提供了新的判定单核巨噬细胞发育成熟的分子标记，ARIP1,2的抗炎作用也为进一步寻找调控巨噬细胞活性的分子靶点及基因治疗单核巨噬细胞介导的炎症疾病奠定了基础。