The TNFSF12/TWEAK Modulates Colonic Inflammatory Fibroblast Differentiation and Promotes Fibroblast-Monocyte Interactions

KWS：TNFSF12/TWEAK,；Colonic Inflammatory Fibroblast；Differentiation,；Monocyte,；Cell Coculture

炎癥性腸?。↖BD）是潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和克羅恩病（CD）兩種病癥的總稱,，在不同的疾病階段和致病性情況下均發(fā)現(xiàn)了炎癥成纖維細(xì)胞,。成纖維細(xì)胞特征和功能的改變成為 IBD 的關(guān)鍵影響因素，驅(qū)動致病性成纖維細(xì)胞功能的介質(zhì)可能是治療干預(yù)的希望靶點(diǎn),。

驅(qū)動成纖維細(xì)胞-免疫細(xì)胞通訊的介質(zhì)和分子機(jī)制才剛開始被闡明,。TNF 超家族（TNFSF）成員14（TNFSF14），也稱為 LIGHT,，被鑒定為一種成纖維細(xì)胞衍生因子,，會抑制腸道類器官的生長。重要的是,，TNFSF 的各種因子,，包括TNFSF14、TNFSF12（也稱為 TNF 相關(guān)的凋亡弱誘導(dǎo)劑TWEAK）或 TNFSF15 ,，最近在臨床前模型中確認(rèn)與 IBD 和纖維化有關(guān),。

基于此，愛爾蘭都柏林大學(xué)學(xué)院Conway生物分子與生物醫(yī)學(xué)研究所的聯(lián)合團(tuán)隊在一項研究中,，集中探討了 TWEAK 作為結(jié)腸成纖維細(xì)胞分化介質(zhì)的潛力,，并分析了其在成纖維細(xì)胞-單核細(xì)胞相互作用中的參與,。研究發(fā)現(xiàn)TWEAK 具有作為轉(zhuǎn)錄抑制因子和誘導(dǎo)因子的雙重作用，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞分化為炎癥細(xì)胞,，并利用共培養(yǎng)模型探索了炎性成纖維細(xì)胞調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞反應(yīng)的潛力,，發(fā)現(xiàn)暴露于 TWEAK 處理的人結(jié)腸成纖維細(xì)胞的 THP-1 單核細(xì)胞粘附并增加炎癥標(biāo)志物的表達(dá)。這些數(shù)據(jù)表明了 TWEAK 促進(jìn)結(jié)腸炎性成纖維細(xì)胞分化和成纖維細(xì)胞-單核細(xì)胞相互作用,。研究成果發(fā)表于 The Journal of Immunology 期刊題為“The TNFSF12/TWEAK Modulates Colonic Inflammatory Fibroblast Differentiation and Promotes Fibroblast-Monocyte Interactions”,。

首先，為了測試 TWEAK 在結(jié)腸成纖維細(xì)胞分化中的作用,，將原代人結(jié)腸成纖維細(xì)胞用 TWEAK 處理評估轉(zhuǎn)錄譜的變化,。差異表達(dá)基因揭示了超過1200 基因的失調(diào)，而 TWEAK 作為基因誘導(dǎo)因子和抑制因子的作用相似,，有 692 個誘導(dǎo)基因和 579 個抑制基因,，其中上調(diào)的轉(zhuǎn)錄組由與炎癥相關(guān)的基因填充（圖1 A）。

值得注意的是,，與抗原（Ag）呈遞相關(guān)的幾個過程,，如 TAP1 結(jié)合和 MHC 蛋白結(jié)合，也在 TWEAK 上調(diào)數(shù)據(jù)集中富集,，還上調(diào)了許多參與 Ag 加工和呈遞以及對感染因子反應(yīng)的基因（圖1 B,、D）。同時,，TWEAK 促進(jìn)了細(xì)胞因子（包括 IL-1B,、IL-6、IL-12A,、IL-15 或 IL-33）,、趨化因子、免疫受體,、TNFSF 介質(zhì)/受體/接頭,、細(xì)胞粘附分子的基因表達(dá)（圖1 C）。TWEAK 還誘導(dǎo)了基質(zhì)重塑介質(zhì)和炎性成纖維細(xì)胞標(biāo)志物的表達(dá),，降低血小板衍生生長因子受體α（PDGFRα）的表達(dá)（圖1 E）,。這些數(shù)據(jù)表明，TWEAK 介導(dǎo)結(jié)腸成纖維細(xì)胞分化為不同的致病特征,，促進(jìn)參與炎癥和 Ag 呈遞的基因的表達(dá),，增加參與基質(zhì)重塑的基因，并可能使參與上皮穩(wěn)態(tài)的基因失調(diào),。

以往研究將結(jié)腸基質(zhì)細(xì)胞分為四類,，其中基質(zhì)4（S4）亞群被確定為炎癥群體，該亞群在正常結(jié)腸標(biāo)本中幾乎不存在，而在 UC 活檢中增加,。鑒于結(jié)腸成纖維細(xì)胞中 TWEAK 誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄組的炎癥性質(zhì),，研究人員假設(shè)這類似于先前在 UC 中鑒定的 S4 亞群。為此,，展開了一項比對研究,，將 TWEAK 上調(diào)和下調(diào)的轉(zhuǎn)錄組與這四個基質(zhì)群體中的每一個進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)TWEAK 誘導(dǎo)的反應(yīng)與 S4 的同源性最高,。與先前在 IBD 患者活檢中報道的 TWEAK 受體（TNFRSF12/Fn14）的高表達(dá)一致,，對 Fn14 在細(xì)胞群中的表達(dá)分析表明，該基因在 S4 細(xì)胞中dute存在,，而 TWEAK 本身不被任何基質(zhì)群表達(dá),。因此，TWEAK 在結(jié)腸成纖維細(xì)胞中誘導(dǎo)炎癥轉(zhuǎn)錄程序,，該程序與 UC 中的炎性成纖維細(xì)胞亞群部分一致,。

圖1   TWEAK誘導(dǎo)結(jié)腸成纖維細(xì)胞的炎癥譜。

鑒于 TWEAK 介導(dǎo)的 ICAM-1 和 VCAM-1 上調(diào),，以及 CCL2 的高分泌，實(shí)驗(yàn)假設(shè) TWEAK 誘導(dǎo)的炎性成纖維細(xì)胞促進(jìn)單核細(xì)胞募集或激活,。

接下來,，為了研究它們的相互作用，將原代結(jié)腸成纖維細(xì)胞與THP-1細(xì)胞共培養(yǎng),，單培養(yǎng)的THP-1細(xì)胞（vehicle- 或TWEAK-）作為對照,。與成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)導(dǎo)致大量 THP-1 細(xì)胞粘附，從而形成兩個細(xì)胞組分,，以下稱為懸浮和粘附組分（圖2 A）,。有趣的是，與成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)上調(diào)懸浮 THP-1 細(xì)胞中粘附分子 CD11b的表達(dá),，表明該細(xì)胞組分也由與成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)引發(fā),，盡管這僅通過用 TWEAK 預(yù)處理而略微增加（圖2 B、C）,。相反,，THP-1 細(xì)胞的活力不受 TWEAK 的影響，且在單培養(yǎng)和共培養(yǎng)之間沒有差異,。

然后繼續(xù)分析了 TWEAK 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞對極化募集的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的可能性,。CD14 是一種在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)志物，在單培養(yǎng)懸浮的 THP-1 細(xì)胞中表達(dá)極少,，相反,，在共培養(yǎng)物的懸浮 THP-1 中 CD14^high 細(xì)胞顯著增加，這在與 TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞的共培養(yǎng)物中進(jìn)一步富集（圖2 D、E）,。有趣的是,，CD14 表達(dá)也在暴露于 TWEAK 處理的結(jié)腸成纖維細(xì)胞條件培養(yǎng)基的 THP-1 細(xì)胞中被誘導(dǎo)，但程度低于直接共培養(yǎng)（圖2 E）,。此外,，與 TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)的細(xì)胞中，ICAM-1^high THP-1 的頻率更高（圖2 F,、G）,，熱圖分析還顯示ICAM-1^high 和 CD14^high  THP-1 之間存在相關(guān)性（圖2 F）。

進(jìn)一步分析 THP-1 的貼壁部分,，使用 CCR2 （在 THP-1 上高表達(dá),，在結(jié)腸成纖維細(xì)胞上缺失）和 CD90 （成纖維細(xì)胞標(biāo)志物，在THP-1 上缺失）來區(qū)分粘附共培養(yǎng)中的兩個細(xì)胞組分（圖2 H）,。實(shí)驗(yàn)觀察到,，與具有 CCD-18Co（圖2 H、I）和 PB-H-6231的正常結(jié)腸成纖維細(xì)胞相比,，TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)中粘附 CCR2^high CD90^- 細(xì)胞（原始巨噬細(xì)胞）數(shù)量顯著增加,，表明 TWEAK 刺激促進(jìn)了成纖維細(xì)胞募集和粘附單核細(xì)胞的能力。有趣的是,，與懸浮部分中的 THP-1 一樣,，粘附的 CCR2^high CD90^- 細(xì)胞的 CD14 水平明顯更高（圖2 J、K）,。同樣,，盡管 TWEAK 在 THP-1 或成纖維細(xì)胞單培養(yǎng)物中未能上調(diào) CXCL1 或 IL-8 的分泌，但與未處理的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)相比,，THP-1/TWEAK 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)物中兩種趨化因子均顯著增加（圖2 L）,。這些數(shù)據(jù)表明，THP-1 細(xì)胞與結(jié)腸成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)可促進(jìn)其粘附,、活化和趨化因子分泌,，當(dāng)用 TWEAK 預(yù)刺激成纖維細(xì)胞時，這種效應(yīng)會增強(qiáng),。

圖2   TWEAK 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞募集并極化 THP-1 細(xì)胞,。

發(fā)現(xiàn) TWEAK 處理的結(jié)腸成纖維細(xì)胞促進(jìn) THP-1 粘附和分化后，又研究了原代單核細(xì)胞是否會表現(xiàn)出類似的反應(yīng),，使用上述共培養(yǎng)模型,，將原代單核細(xì)胞與結(jié)腸成纖維細(xì)胞進(jìn)行單培養(yǎng)或共培養(yǎng)。與 THP-1 相反,，觀察到大多數(shù)單核細(xì)胞粘附在培養(yǎng)物中,，無論是否存在成纖維細(xì)胞,。培養(yǎng) 24 小時后，單培養(yǎng)單核細(xì)胞中 CCR2 的表達(dá)明顯高于共培養(yǎng),，而在與  TWEAK處理的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)中CCR2 的表達(dá)zuidi,，這可能代表一種單核細(xì)胞-巨噬細(xì)胞中介。

中度和高度表達(dá) CD16 的單核細(xì)胞的頻率比較顯示,，與單獨(dú)的單核細(xì)胞相比,，TWEAK 刺激的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)的原代單核細(xì)胞從 CD16^high 相對轉(zhuǎn)變?yōu)?CD16^int（表示為 CD16^int/CD16^high 的比率）。此外,，與正常成纖維細(xì)胞相比,，TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)中 TREM-1^high （結(jié)腸炎模型和 CD 患者中致病性巨噬細(xì)胞的標(biāo)志物）單核細(xì)胞的頻率顯著增加。這些數(shù)據(jù)表明,，TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞促進(jìn)原代單核細(xì)胞分化和活化,，表現(xiàn)為CCR2 和 CD16 表達(dá)的降低、TREM-1 表達(dá)的增加以及 CXCL1 和 CXCL10 趨化因子分泌的增加,。

最后,，研究人員對 TWEAK/S4 共同轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行了額外的String分析，重點(diǎn)關(guān)注信號傳導(dǎo)介質(zhì),、細(xì)胞因子和趨化因子（圖3 A）,。信號介質(zhì)包括非經(jīng)典 NF-κB RELB 和 NFKB2 的兩個主要效應(yīng)子，發(fā)現(xiàn) TWEAK 在蛋白質(zhì)水平上誘導(dǎo)非經(jīng)典 NF-κB 前體 p100 裂解成 p52,，從 4 小時開始,，在 24-48 小時之間達(dá)到峰值（圖3 B）。

鑒于上述發(fā)現(xiàn),，測試了非經(jīng)典 NF-κB 信號的選擇性抑制是否可以消除 TWEAK 誘導(dǎo)的結(jié)腸成纖維細(xì)胞的炎癥分化,。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，用 NIK 抑制劑 SMI1 處理阻斷了 TWEAK 介導(dǎo)的 VCAM-1 表達(dá)上調(diào)（圖3 C）和 CCL2 分泌（圖3 D）,，但它不影響 ICAM-1（圖3 C），這表明對 TWEAK 的反應(yīng)可能由多種信號通路協(xié)調(diào),。

此外,，研究人員假設(shè)，抑制 TWEAK 介導(dǎo)的非經(jīng)典 NF-κB 信號可以調(diào)節(jié)結(jié)腸成纖維細(xì)胞和單核細(xì)胞之間的相互作用,，阻斷后者的炎癥極化,。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用 NIK SMI1 處理成纖維細(xì)胞時,，CD14^high THP-1 細(xì)胞群在與 TWEAK 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)中減少（圖3 E,、F），與正常結(jié)腸成纖維細(xì)胞共培養(yǎng)中的水平相似,，表明NIK 抑制劑至少部分損害了 TWEAK 誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞極化 THP-1 細(xì)胞的能力,。這些數(shù)據(jù)表明,，TWEAK通過非典型NF-κB介導(dǎo)結(jié)腸成纖維細(xì)胞炎癥分化和單核細(xì)胞極化。

圖3    非經(jīng)典 NF-κB 調(diào)節(jié) TWEAK 引發(fā)的成纖維細(xì)胞和單核細(xì)胞之間的相互作用,。

圖4    圖形概要

TNFSF12/TWEAK 誘導(dǎo)結(jié)腸成纖維細(xì)胞的炎癥特征,。TWEAK 處理的成纖維細(xì)胞促進(jìn)單核細(xì)胞粘附和炎性極化。抑制非經(jīng)典 NF-κB 通路部分阻斷了這種相互作用,。

綜上所述,，該研究提供的數(shù)據(jù)揭示了 TWEAK 作為結(jié)腸成纖維細(xì)胞炎癥分化介質(zhì)的重要作用，誘導(dǎo)與先前在 UC 患者中發(fā)現(xiàn)的炎癥成纖維細(xì)胞一致的轉(zhuǎn)錄程序,。通過細(xì)胞系,、原代單核細(xì)胞和共培養(yǎng)模型，研究發(fā)現(xiàn) TWEAK 刺激的結(jié)腸成纖維細(xì)胞促進(jìn)單核細(xì)胞的粘附和分化,，改變關(guān)鍵炎癥標(biāo)志物如 CD14,、CD16 或 TREM-1 的表達(dá)，并增強(qiáng)炎癥趨化因子的分泌,。這項研究將 TWEAK/Fn14 軸定位為腸道炎癥中成纖維細(xì)胞-單核細(xì)胞相互作用的新興調(diào)節(jié)因子,，以及調(diào)節(jié) IBD 中致病性成纖維細(xì)胞功能的有吸引力的治療靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：Matellan C, Kennedy C, Santiago-Vela MI, Hochegger J, Ní Chathail MB, Wu A, Shannon C, Roche HM, Aceves SS, Godson C, Manresa MC. The TNFSF12/TWEAK Modulates Colonic Inflammatory Fibroblast Differentiation and Promotes Fibroblast-Monocyte Interactions. J Immunol. 2024 Jun 15;212(12):1958-1970. doi: 10.4049/jimmunol.2300762. PMID: 38700420; PMCID: PMC11149899.

圖片來源：所有圖片均來源于參考文獻(xiàn)

小編旨在分享,、學(xué)習(xí),、交流生物科學(xué)等領(lǐng)域的研究進(jìn)展。如有侵權(quán)或引文不當(dāng)請聯(lián)系小編修正,。如有任何的想法以及建議,，歡迎聯(lián)系小編。感謝各位的瀏覽以及關(guān)注,！關(guān)注“Naturethink"公眾號,，了解更多相關(guān)內(nèi)容。