DOI: https://doi.org/10.1007/s00011-025-02114-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41653334
تاريخ النشر: 2026-02-07
المؤلف: Xianli Lei وآخرون
الموضوع الرئيسي: الالتهام الذاتي في المرض والعلاج
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة دور الهدف الميكانيكي من رابيمايسين (mTOR) في تنظيم ضغط الشبكة الإندوبلازمية (ERS) والموت الخلوي المبرمج (apoptosis) في خلايا T CD4+ خلال الإنتان. تعتبر خلايا T CD4+ حاسمة للاستجابات المناعية، ويساهم موتها الخلوي في تثبيط المناعة الناتج عن الإنتان. استخدم المؤلفون نموذج ربط وثقب الزائدة الدودية (CLP) لتقييم ERS-mortality في خلايا T CD4+ باستخدام قياس التدفق وWestern blotting، بالإضافة إلى فحص عمليات البلعمة الذاتية من خلال المجهر الإلكتروني الناقل. استخدموا فئرانًا معدلة وراثيًا لخلايا T مع نقص mTOR وTSC1، بالإضافة إلى بافيلوميسين A1 (Baf-A1)، لتوضيح آليات تنظيم mTOR.
تكشف النتائج عن زيادة ملحوظة في خلايا T CD4+ الميتة في الإنتان، والتي تم تخفيفها بواسطة حمض 4-فينيل بوتيريك (4-PBA)، وهو مثبط لـ ERS. أظهر حذف mTOR أنه يقلل من ERS-apoptosis، بينما لوحظ تدفق بلعمي ذاتي معطل في الإنتان. تظهر الدراسة أن تقليل mTOR يعيد تدفق البلعمة الذاتية ويقلل من الموت الخلوي المبرمج الناتج عن ERS، وهي آثار يمكن عكسها بواسطة Baf-A1. من الجدير بالذكر أن رابيمايسين، وهو مثبط لـ mTOR، أظهر إمكانات سريرية واعدة. تؤسس هذه الأبحاث محور mTOR-البلعمة الذاتية-ERS-الموت الخلوي المبرمج في الإنتان، مما يسلط الضوء على أهداف علاجية جديدة لعلاج الإنتان.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية القضية الحرجة للصحة العامة المتعلقة بالإنتان، الذي يتميز بخلل وظيفي مهدد للحياة في الأعضاء بسبب استجابة مناعية غير منظمة تجاه العدوى. على الرغم من ارتفاع معدل حدوث الإنتان – 48.9 مليون حالة و11 مليون وفاة تم الإبلاغ عنها في عام 2017 – إلا أن معدل الوفيات لا يزال دون تغيير، مما يبرز ضرورة وجود استراتيجيات علاجية مبتكرة تتجاوز الرعاية الداعمة التقليدية. يركز البحث بشكل رئيسي على المرحلتين المزدوجتين من فرط الالتهاب والشلل المناعي، وخاصة ضعف خلايا T CD4⁺، التي يرتبط نقصها بزيادة معدل الوفيات والعدوى المتأخرة. تسلط الدراسة الضوء على دور ضغط الشبكة الإندوبلازمية (ER) في تحفيز الموت الخلوي المبرمج في هذه الخلايا المناعية، المدفوعة بالهجمات الساحقة للإنتان.
يقترح المؤلفون أن الهدف الميكانيكي من رابيمايسين (mTOR) يعمل كمنظم حاسم عند تقاطع الموت الخلوي المبرمج الناتج عن ضغط ER والبلعمة الذاتية في خلايا T CD4⁺ خلال الإنتان. تشير النتائج السابقة إلى أن mTOR يؤثر على تدفق البلعمة الذاتية وصحة الميتوكوندريا في خلايا T، مما يدفع إلى فرضية أن نشاط mTOR يحدد التوازن بين الموت الخلوي المبرمج والحماية الخلوية. لاختبار ذلك، استخدم الباحثون نماذج نقص خلايا T الخاصة للتحقيق في العلاقة بين mTOR، ضغط ER، والبلعمة الذاتية في سياق الإنتان. تشير نتائجهم إلى أن تعديل نشاط mTOR يمكن أن يعزز الاستجابات البلعومية الذاتية، مما قد يقلل من فقدان اللمفاويات ويحسن التعافي المناعي، وبالتالي يقدم إضافة واعدة لعلاجات الإنتان الحالية.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم استخدام ذكور من فئران C57BL/6 N تتراوح أعمارها بين 6-8 أسابيع لإنشاء نماذج للإنتان من خلال طريقة ربط وثقب الزائدة الدودية (CLP) التقليدية، مع الالتزام بإرشادات NIH لتجارب الحيوانات. شمل التصميم التجريبي فئرانًا معدلة وراثيًا لخلايا T مع نقص mTOR وTSC1، مع تخصيص مجموعات لعلاجات مختلفة: تم تصنيف فئران نقص mTOR (KO) إلى مجموعات mTOR KO + CLP وmTOR KO + CLP + Baf، بينما تم تخصيص فئران TSC1 KO إلى مجموعات Lck-TSC1 + CLP وTSC1 KO + CLP + 4-PBA، كل منها يتكون من ستة فئران. بالإضافة إلى ذلك، تم تقسيم الفئران البرية (WT) إلى مجموعات تتلقى إجراءات وهمية أو CLP، مع تقسيمات إضافية للعلاجات التي تشمل 4-PBA، بافيلوميسين A1، ورابيمايسين.
شمل البروتوكول التجريبي التخدير والفتح الجراحي لإجراء CLP، تلاه ربط وثقب الزائدة الدودية لتحفيز الإنتان. خضعت الفئران الضابطة الوهمية لإجراءات مماثلة دون الربط والثقب. تم إعطاء العلاج المسبق بـ 4-PBA (40 ملغ/كغ) قبل ساعة من CLP، بينما تم إعطاء بافيلوميسين A1 (1 ملغ/كغ) بعد ساعة من CLP، وتم إعطاء رابيمايسين (6 ملغ/كغ) بعد ثلاث ساعات من الإجراء. كانت هذه الطريقة المنظمة تهدف إلى التحقيق في أدوار mTOR وTSC1 في سياق الإنتان، مع تدخلات دوائية محددة لتوضيح آثارها.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون دور ضغط الشبكة الإندوبلازمية (ERS) ومسار إشارة الهدف الميكانيكي من رابيمايسين (mTOR) في الموت الخلوي المبرمج لخلايا T CD4 + خلال الإنتان، باستخدام نموذج ربط وثقب الزائدة الدودية (CLP). كشفت النتائج أن الإنتان زاد بشكل كبير من موت خلايا T CD4 +، والذي تميز بارتفاع مستويات علامات الموت الخلوي المبرمج (Bax وcaspase-3) وانخفاض تعبير BCL-2 المضاد للموت الخلوي. من الجدير بالذكر أن علامات ERS (GRP78 وCHOP) كانت مرتفعة في مجموعة CLP، مما يشير إلى وجود علاقة قوية بين ERS وموت خلايا T CD4 +. أظهر استخدام مثبط ضغط ER 4-فينيل بوتيريك (4-PBA) أن تثبيط ERS يمكن أن يقلل بشكل فعال من معدلات الموت الخلوي، مما يشير إلى أن ERS يلعب دورًا حاسمًا في نقص خلايا T CD4 + في الإنتان.
بالإضافة إلى ذلك، استكشفت الدراسة دور مسار mTOR في الموت الخلوي المبرمج الناتج عن ERS. وُجد أن نشاط mTOR قد زاد في ظروف الإنتان، وأن تثبيته من خلال نقص وراثي أو تدخل دوائي مع رابيمايسين قلل بشكل كبير من موت خلايا T CD4 + واستعاد تدفق البلعمة الذاتية. خلص المؤلفون إلى أن mTOR ينظم ERS-apoptosis من خلال تأثيراته على البلعمة الذاتية، مما يبرز هدفًا علاجيًا محتملاً لتحسين وظيفة خلايا T CD4 + والتوقعات العامة في الإنتان. تؤكد الدراسة على العلاقة المعقدة بين ERS، الموت الخلوي المبرمج، والبلعمة الذاتية في الاستجابة المناعية خلال الإنتان، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آليات تنظيم mTOR.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00011-025-02114-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41653334
Publication Date: 2026-02-07
Author(s): Xianli Lei et al.
Primary Topic: Autophagy in Disease and Therapy
Overview
This study investigates the role of the mechanistic target of rapamycin (mTOR) in regulating endoplasmic reticulum stress (ERS) and apoptosis in CD4+ T cells during sepsis. CD4+ T cells are crucial for immune responses, and their apoptosis contributes to sepsis-induced immunosuppression. The authors utilized a cecal ligation and puncture (CLP) model to assess ERS-apoptosis in CD4+ T cells using flow cytometry and Western blotting, alongside examining autophagy processes through transmission electron microscopy. They employed T cell-specific mTOR and TSC1 knockout mice, as well as bafilomycin A1 (Baf-A1), to elucidate mTOR’s regulatory mechanisms.
The findings reveal a significant increase in apoptotic CD4+ T cells in sepsis, which was mitigated by 4-phenylbutyric acid (4-PBA), an ERS inhibitor. Deletion of mTOR was shown to reduce ERS-apoptosis, while impaired autophagic flux was noted in sepsis. The study demonstrates that mTOR knockdown restores autophagic flux and decreases ERS-induced apoptosis, effects that can be reversed by Baf-A1. Notably, rapamycin, an mTOR inhibitor, exhibited promising clinical potential. This research establishes the mTOR-autophagy-ERS-apoptosis axis in sepsis, highlighting new therapeutic targets for sepsis treatment.
Introduction
The introduction of this research paper addresses the critical public health issue of sepsis, characterized by life-threatening organ dysfunction due to a dysregulated immune response to infection. Despite the high incidence of sepsis—48.9 million cases and 11 million deaths reported in 2017—the mortality rate remains unchanged, underscoring the necessity for innovative therapeutic strategies beyond conventional supportive care. A key focus is the dual phases of hyper-inflammation and immunoparalysis, particularly the vulnerability of CD4⁺ T cells, whose depletion correlates with increased mortality and late infections. The study highlights the role of endoplasmic reticulum (ER) stress in triggering apoptosis in these immune cells, driven by the overwhelming insults of sepsis.
The authors propose that the mechanistic target of rapamycin (mTOR) serves as a crucial regulator at the intersection of ER stress-induced apoptosis and autophagy in CD4⁺ T cells during sepsis. Previous findings indicate that mTOR influences autophagic flux and mitochondrial health in T cells, prompting the hypothesis that mTOR activity dictates the balance between apoptosis and cytoprotection. To test this, the researchers employed T cell-specific knockout models to investigate the relationship between mTOR, ER stress, and autophagy in the context of sepsis. Their findings suggest that modulating mTOR activity could enhance autophagic responses, potentially mitigating lymphocyte loss and improving immune recovery, thereby offering a promising adjunct to current sepsis treatments.
Methods
In this study, male C57BL/6 N mice aged 6-8 weeks were utilized to create sepsis models through a classical cecal ligation and puncture (CLP) method, adhering to NIH guidelines for animal experimentation. The experimental design included T cell-specific mTOR and TSC1 genetic knockout mice, with groups assigned for various treatments: mTOR knockout (KO) mice were categorized into mTOR KO + CLP and mTOR KO + CLP + Baf groups, while TSC1 KO mice were assigned to Lck-TSC1 + CLP and TSC1 KO + CLP + 4-PBA groups, each consisting of six mice. Additionally, wild-type (WT) mice were divided into groups receiving sham or CLP procedures, with further subdivisions for treatments involving 4-PBA, bafilomycin A1, and rapamycin.
The experimental protocol involved anesthesia and laparotomy for the CLP procedure, followed by cecum ligation and puncture to induce sepsis. Control sham mice underwent similar procedures without the ligation and puncture. Pre-treatment with 4-PBA (40 mg/kg) was administered one hour prior to CLP, while bafilomycin A1 (1 mg/kg) was given one hour post-CLP, and rapamycin (6 mg/kg) was administered three hours after the procedure. This structured approach aimed to investigate the roles of mTOR and TSC1 in the context of sepsis, with specific pharmacological interventions to elucidate their effects.
Discussion
In this study, the authors investigated the role of endoplasmic reticulum stress (ERS) and the mechanistic target of rapamycin (mTOR) signaling pathway in the apoptosis of CD4 + T cells during sepsis, using a cecal ligation and puncture (CLP) model. The findings revealed that sepsis significantly increased CD4 + T cell apoptosis, characterized by elevated levels of pro-apoptotic markers (Bax and caspase-3) and reduced anti-apoptotic BCL-2 expression. Notably, ERS markers (GRP78 and CHOP) were upregulated in the CLP group, indicating a strong correlation between ERS and CD4 + T cell apoptosis. The use of the ER stress inhibitor 4-phenylbutyric acid (4-PBA) demonstrated that inhibiting ERS could effectively reduce apoptosis rates, suggesting that ERS plays a critical role in the depletion of CD4 + T cells in sepsis.
Additionally, the study explored the mTOR pathway’s involvement in ERS-induced apoptosis. mTOR activity was found to be enhanced in septic conditions, and its inhibition via genetic knockout or pharmacological intervention with rapamycin significantly reduced CD4 + T cell apoptosis and restored autophagic flux. The authors concluded that mTOR regulates ERS-apoptosis through its effects on autophagy, highlighting a potential therapeutic target for improving CD4 + T cell function and overall prognosis in sepsis. The study emphasizes the intricate relationship between ERS, apoptosis, and autophagy in the immune response during sepsis, warranting further investigation into mTOR’s regulatory mechanisms.