DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-025-01465-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40451928
تاريخ النشر: 2025-06-01
المؤلف: Kun Lv وآخرون
الموضوع الرئيسي: IL-33، ST2، ومسارات ILC
نظرة عامة
تستكشف هذه القسم من ورقة البحث دور خلايا اللمفوية الفطرية من المجموعة 2 (ILC2s) في تعزيز تجنيد الإيوزينوفيل والالتهاب المناعي من النوع 2، وهو سمة مميزة للربو، من خلال إفراز السيتوكينات IL-5 و IL-13. تسلط الدراسة الضوء على تفاعل غير مستكشف سابقًا بين الحويصلات خارج الخلوية المستمدة من البلعميات M2 في الرئة (M2 EVs) و ILC2s. أظهر تصنيف M2 EVs حجمها وشكلها وعلاماتها المحددة، مما يدل على أن هذه الحويصلات تعزز بشكل كبير الاستجابات المناعية من النوع 2، خاصة في سياق الالتهاب الناتج عن الباباين.
ميكانيكيًا، وُجد أن M2 EVs يتم امتصاصها بواسطة ILC2s، مما يؤدي إلى تنشيطها وزيادة إنتاجها للسيتوكينات المؤيدة للالتهاب. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت M2 EVs أنها تعزز وظيفة ILC2 بشكل غير مباشر عبر البلعميات وخلايا T CD4+. حدد تسلسل RNA RNA غير المشفر الطويل 4930474H06Rik كوسيط رئيسي لتأثيرات M2 EV على ILC2s. لم يؤثر تثبيط هذا RNA فقط على الحالة الأيضية لـ ILC2s المنشطة، بل قلل أيضًا من التهاب المسالك الهوائية في نموذج ربو الفئران. تشير هذه النتائج إلى أن استهداف 4930474H06Rik قد يوفر نهجًا علاجيًا جديدًا لإدارة التهاب المسالك الهوائية التحسسي من خلال تعديل نشاط ILC2.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الزيادة العالمية في حالات الربو، والتي من المتوقع أن تؤثر على 400 مليون فرد بحلول عام 2025. يتميز الربو بالتهاب المسالك الهوائية الذي يقوده بشكل أساسي خلايا T المساعدة 2 (Th2)، مع مساهمات كبيرة من التفاعل بين الأنظمة المناعية الفطرية والتكيفية. ومن الجدير بالذكر أن البلعميات M2 وخلايا اللمفوية الفطرية من المجموعة 2 (ILC2s) تم تسليط الضوء عليها كلاعبين رئيسيين في مسببات الربو، حيث يمكن أن تؤدي البلعميات M2، على الرغم من أدوارها المضادة للالتهاب، إلى تفاقم التهاب المسالك الهوائية عند تنشيطها بشكل مفرط.
تؤكد الورقة على دور ILC2s في الاستجابة لمختلف المحفزات البيئية، مما يؤدي إلى إنتاج سيتوكينات من النوع 2 تعزز الالتهاب الإيوزينوفيلي. تشير النتائج الأخيرة إلى أن التواصل بين البلعميات و ILC2s أمر حيوي في الربو، على الرغم من أن الآليات الأساسية لا تزال غير مفهومة جيدًا. تركز الدراسة على الحويصلات خارج الخلوية (EVs) المستمدة من البلعميات M2، والتي تسهل التواصل بين الخلايا وقد تؤثر على تنشيط ILC2. يظهر المؤلفون أن M2 EVs تعزز استجابات ILC2 في الالتهاب التحسسي، مع تحديد تسلسل RNA RNA غير المشفر الطويل (lncRNA) 4930474H06Rik كوسيط محتمل. أدى تثبيط هذا lncRNA إلى تخفيف التهاب المسالك الهوائية التحسسي، مما يشير إلى وعده كهدف علاجي.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام فئران أنثوية من نوع C57BL/6 وفئران أنثوية من نوع Rag1 -/-، تتراوح أعمارها بين 6 إلى 8 أسابيع وتزن بين 20-22 جرامًا، كمواضيع تجريبية. تم الحصول على هذه الفئران من شركة GemPharmatech Co., Ltd. وشركة Cyagen Biosciences Co., Ltd.، على التوالي، وتم الحفاظ عليها في ظروف خالية من مسببات الأمراض لضمان سلامة التجارب.
اتبعت جميع الإجراءات المتعلقة بالمواضيع الحيوانية المعايير الأخلاقية الموضحة في دليل رعاية واستخدام الحيوانات المخبرية (وزارة الصحة، الصين، 1998) وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة الأخلاقيات للحيوانات المخبرية في كلية وانان الطبية، تحت رقم الموافقة LLSC-2021-136. تؤكد هذه الامتثال الالتزام بممارسات البحث الأخلاقية في معالجة الحيوانات المخبرية.
النتائج
تظهر نتائج هذه الدراسة أن الحويصلات خارج الخلوية (EVs) التي تفرزها البلعميات M2 في نسيج الرئة تلعب دورًا حاسمًا في تنشيط خلايا اللمفوية الفطرية من النوع 2 (ILC2s). أدى إعطاء GW4869، وهو مثبط للسبينغوميليناز المحايد 2 (nSMase2)، لكل من الفئران من النوع البري (WT) وفئران Rag -/- إلى تقليل كبير في إنتاج EV، كما يتضح من انخفاض تعبير CD63. كما أن هذا العلاج منع التوسع، والتكاثر، وإنتاج السيتوكينات من النوع 2 في ILC2s الناتجة عن الباباين، إلى جانب تقليل السيتوكينات من النوع 2 في سائل غسل القصبات الهوائية (BALF) وتراكم الإيوزينوفيل. أكدت التحليلات النسيجية أن GW4869 خفف بشكل فعال من التهاب المسالك الهوائية، دون وجود اختلافات كبيرة في التأثيرات العلاجية بين الفئران WT و Rag -/-، مما يشير إلى أن تنشيط ILC2 يحدث بشكل مستقل عن EVs المستمدة من خلايا T و B.
أظهر التصنيف الإضافي للحويصلات المعزولة شكلها وحجمها المميزين، مع قطر أقصى يبلغ 115.3 نانومتر. أكدت تحليلات Western blot وجود علامات EV مثل CD63 و CD81 و HSP70، بينما أشار غياب الكالنيكسين إلى نقاء الحويصلات. أظهرت تحليلات تدفق الخلايا و RT-qPCR مستويات مرتفعة من علامات البلعميات M2 CD206 والأرجيناز 1 (Arg-1) في الحويصلات من الفئران المصابة بالربو مقارنة بالتحكمات الطبيعية، مما يؤكد أن هذه الحويصلات مستمدة من البلعميات M2. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الحويصلات المستمدة من البلعميات M2 ضرورية لتنشيط ILC2s في سياق الربو.
المناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المنهجيات المستخدمة للتحقيق في دور الحويصلات خارج الخلوية المستمدة من البلعميات M2 (EVs) في تعديل وظيفة خلايا اللمفوية الفطرية من النوع 2 (ILC2s) ضمن نموذج الفأر للربو. تم عزل البلعميات المستمدة من نخاع العظام (BMDMs) وتعديلها لتصبح بلعميات M2 باستخدام علاج IL-4. استخدمت الدراسة نموذج ربو مستحث بالباباين معدل، حيث تم تحسس الفئران ثم علاجها لتقييم تأثير M2 EVs على ILC2s. تم عزل الحويصلات من خلال الطرد المركزي الفائق التفاضلي وتم تصنيفها باستخدام المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) وتحليل تتبع الجسيمات النانوية (NTA).
تشير النتائج الرئيسية إلى أن M2 EVs ضرورية للحفاظ على وظيفة ILC2، كما يتضح من الانخفاض الكبير في أعداد ILC2 وإنتاج السيتوكينات (IL-5 و IL-13) بعد استنفاد البلعميات. تم ملاحظة استعادة وظيفة ILC2 عند إعادة إدخال M2 EVs. علاوة على ذلك، تم تأكيد امتصاص M2 EVs بواسطة ILC2s من خلال تدفق الخلايا، مما يكشف أن ILC2s تستخدم مسارات داخلية متعددة لامتصاص الحويصلات. تبرز الدراسة أيضًا التأثير غير المباشر لـ M2 EVs على ILC2s من خلال التفاعلات مع خلايا مناعية أخرى، مثل البلعميات وخلايا T CD4+، مما يبرز التفاعل المعقد بين هذه الأنواع من الخلايا في سياق الالتهاب التحسسي. ومن الجدير بالذكر أن RNA غير المشفر الطويل (lncRNA) 4930474H06Rik تم تحديده كهدف محتمل داخل M2 EVs قد يعزز تنشيط ILC2، مما يقترح آلية جديدة تساهم من خلالها البلعميات M2 في تنظيم المناعة في الربو.
DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-025-01465-6
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40451928
Publication Date: 2025-06-01
Author(s): Kun Lv et al.
Primary Topic: IL-33, ST2, and ILC Pathways
Overview
This section of the research paper investigates the role of Group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) in promoting eosinophil recruitment and type 2 immune inflammation, a hallmark of asthma, through the secretion of cytokines IL-5 and IL-13. The study highlights a previously unexplored interaction between lung M2 macrophage-derived extracellular vesicles (M2 EVs) and ILC2s. Characterization of M2 EVs revealed their size, morphology, and specific markers, demonstrating that these vesicles significantly enhance type 2 immune responses, particularly in the context of papain-induced inflammation.
Mechanistically, M2 EVs were found to be internalized by ILC2s, leading to their activation and increased production of pro-inflammatory cytokines. Additionally, M2 EVs were shown to enhance ILC2 function indirectly via macrophages and CD4+ T cells. RNA sequencing identified long non-coding RNA 4930474H06Rik as a key mediator of M2 EV effects on ILC2s. Inhibition of this RNA not only altered the metabolic status of activated ILC2s but also reduced airway inflammation in a mouse asthma model. These findings suggest that targeting 4930474H06Rik may offer a novel therapeutic approach for managing allergic airway inflammation by modulating ILC2 activity.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the rising global incidence of asthma, projected to affect 400 million individuals by 2025. Asthma is characterized by airway inflammation primarily driven by T helper 2 (Th2) cells, with significant contributions from the interplay between innate and adaptive immune systems. Notably, M2 macrophages and group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) are highlighted as critical players in the pathogenesis of asthma, where M2 macrophages, despite their anti-inflammatory roles, can exacerbate airway inflammation when excessively activated.
The paper emphasizes the role of ILC2s in responding to various environmental triggers, leading to the production of type 2 cytokines that promote eosinophilic inflammation. Recent findings suggest that the crosstalk between macrophages and ILC2s is vital in asthma, although the underlying mechanisms remain poorly understood. The study focuses on extracellular vesicles (EVs) derived from M2 macrophages, which facilitate intercellular communication and may influence ILC2 activation. The authors demonstrate that M2 EVs enhance ILC2 responses in allergic inflammation, with RNA sequencing identifying long noncoding RNA (lncRNA) 4930474H06Rik as a potential mediator. Inhibition of this lncRNA alleviated allergic airway inflammation, indicating its promise as a therapeutic target.
Methods
In this study, C57BL/6 female mice and Rag1 -/- female mice, aged 6 to 8 weeks and weighing between 20-22 grams, were utilized as experimental subjects. These mice were obtained from GemPharmatech Co., Ltd. and Cyagen Biosciences Co., Ltd., respectively, and were maintained in pathogen-free conditions to ensure the integrity of the experiments.
All procedures involving animal subjects adhered to the ethical standards outlined in the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (Ministry of Health, China, 1998) and were approved by the Laboratory Animal Ethical Commission of Wannan Medical College, under approval number LLSC-2021-136. This compliance underscores the commitment to ethical research practices in the treatment of laboratory animals.
Results
The results of this study demonstrate that extracellular vesicles (EVs) secreted by M2 macrophages in lung tissue play a critical role in activating innate lymphoid cells type 2 (ILC2s). The administration of GW4869, an inhibitor of neutral sphingomyelinase 2 (nSMase2), to both wild-type (WT) and Rag -/- mice resulted in a significant reduction in EV production, as indicated by decreased CD63 expression. This treatment also inhibited the expansion, proliferation, and type 2 cytokine production in ILC2s induced by papain, alongside a reduction in type 2 cytokines in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) and eosinophil accumulation. Histological analysis confirmed that GW4869 effectively mitigated airway inflammation, with no significant differences in therapeutic effects observed between WT and Rag -/- mice, suggesting that ILC2 activation occurs independently of T and B cell-derived EVs.
Further characterization of the isolated EVs revealed their distinct morphology and size, with a maximum diameter of 115.3 nm. Western blot analysis confirmed the presence of EV markers such as CD63, CD81, and HSP70, while the absence of calnexin indicated the purity of the EVs. Flow cytometry and RT-qPCR analyses showed elevated levels of the M2 macrophage markers CD206 and arginase 1 (Arg-1) in EVs from asthmatic mice compared to normal controls, confirming that these EVs are derived from M2 macrophages. Overall, the findings suggest that M2 macrophage-derived EVs are crucial for the activation of ILC2s in the context of asthma.
Discussion
In this section, the authors detail the methodologies employed to investigate the role of M2 macrophage-derived extracellular vesicles (EVs) in modulating the function of innate lymphoid cells type 2 (ILC2s) within a mouse model of asthma. Bone marrow-derived macrophages (BMDMs) were isolated and polarized to M2 macrophages using IL-4 treatment. The study utilized a modified papain-induced asthma model, where mice were sensitized and subsequently treated to assess the impact of M2 EVs on ILC2s. The EVs were isolated through differential ultracentrifugation and characterized using transmission electron microscopy (TEM) and nanoparticle tracking analysis (NTA).
Key findings indicate that M2 EVs are crucial for maintaining ILC2 function, as evidenced by a significant decrease in ILC2 numbers and cytokine production (IL-5 and IL-13) following macrophage depletion. Restoration of ILC2 function was observed upon reintroduction of M2 EVs. Furthermore, the internalization of M2 EVs by ILC2s was confirmed through flow cytometry, revealing that ILC2s utilize multiple endocytic pathways for EV uptake. The study also highlights the indirect influence of M2 EVs on ILC2s through interactions with other immune cells, such as macrophages and CD4+ T cells, thereby underscoring the complex interplay between these cell types in the context of allergic inflammation. Notably, the long non-coding RNA (lncRNA) 4930474H06Rik was identified as a potential target within M2 EVs that may promote ILC2 activation, suggesting a novel mechanism by which M2 macrophages contribute to immune regulation in asthma.