Search Thermo Fisher Scientific
炎症反应概述
炎症应答是什么？
炎症反应是生物体对病原体、感染源或组织损伤的保护性应答，涉及多种免疫细胞和血管的协调沟通（图 1）。宿主应答产生复杂的分子信号，这些信号将激活或改变免疫细胞和其他细胞。[1].
生理性炎症和病理性炎症是一种适应性应答，在宿主防御中发挥着关键作用，主要是由于病原微生物、感染源、化学刺激和其他创伤引起的组织损伤相关的感染和疾病。炎症可能是急性过程，也可能是慢性过程。急性炎症发生于消除感染或组织损伤时体内修复。根据损伤的程度，急性期能足以解决问题。相反，慢性炎症会是有害的，并与严重的疾病有关。
本网页讨论了细胞炎症的常见现象以及相关激发因素。
点击放大图片
图 1.炎症应答粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、NK细胞、T细胞和B细胞等多种细胞类型能够清除受损细胞或病原体。炎症刺激物包括感染或组织损伤，能够引发细胞因子、趋化因子和其他蛋白的级联反应，向免疫细胞发出信号。
什么会激活炎症过程？
细胞信号通路是由病原体或受损细胞的核酸、蛋白和糖类激发（图 2）。其中一些激发因素是常见分子和保守结构模式，并与免疫细胞上特定的模式识别受体(PRR）结合 [2]。
当病原体突破皮肤或粘膜时，先天免疫细胞会立即做出应答。为了启动这种应答，免疫系统识别细菌和病毒上的病原相关分子模式(PAMP）[3]。PAMP包括细菌、病毒核酸以及其他常见分子（表 1）。PAMP结合免疫细胞上的多个表面和胞内PRR家族蛋白。PRR信号使用多种受体，包括Toll样受体和NLR（核苷酸结合、NOD样受体）和c型凝集素(晚期糖基化终末产物的受体）。
免疫系统有一组检测组织损伤相关分子的传感器，称为损伤相关分子模式(DAMP）。免疫系统激发DAMPs是在微生物或毒素引起感染时对细胞死亡的应答。DAMP可以在无菌条件下激活，促使免疫细胞清除死亡细胞。一旦激活，PRR启动信号级联反应，导致炎症反应。常见的DAMP包括热休克蛋白（HSP）、HMGB-1、尿酸和细胞外ATP（表1）[4, 5]。 DAMP可以结合到晚期糖基化终末产物（RAGE）、激发髓细胞表达受体（TREM）以及离子通道这些的受体（图2）。
表1 可激发细胞炎症的PAMP和DAMP部分列表
| 部分PAMP | 部分DAMP |
|---|---|
| 微生物 核酸 | 线粒体DNA（mtDNA） |
| 未甲基化的CpG基序 | 尿酸 |
| 双链RNA | S100蛋白 |
| 单链RNA | 热休克蛋白（HST） |
| 肽聚糖 | 纤连蛋白 |
| 脂磷壁酸 | β淀粉样蛋白(Aβ） |
| 脂多糖（LPS） | 晚期糖基化终末产物（AGE） |
| 糖基磷脂酰肌醇 | 组蛋白 |
点击图片放大
图 2.炎症细胞早期的激活标志。
模式识别受体（PRR）包括病原相关分子模式（PAMP）和损伤相关分子模式（DAMP）。先天免疫细胞上的受体识别炎症诱导物，并将激活免疫应答。
如何激活疾病模型中的炎症
炎症是由激活免疫细胞群和细胞因子确认的。细胞炎症过程有多种刺激物，可用于血液或组织样本中的免疫细胞，也可直接在动物模型中用。
内毒素（包括LPS）是对炎症反应强有力的短期刺激物。LPS可用于体内和体外实验，了解分子通路和免疫反应模型 [3, 4, 5]。将LPS应用于PBMC可以激活和刺激多种免疫细胞分泌细胞因子(图3）[4]。LPS可以剂量依赖性和时间依赖性地调节炎症应答。
LPS应用于动物模型中，可以探索药物，确定抗炎疗法特点。静脉注射或皮内注射LPS可引起全身或局部炎症应答 [5]。炎症细胞培养模型亦如此，可以改变LPS的剂量和时间调节炎症应答。分析血液或血清中分泌的细胞因子。
点击放大图片
图 3.LPS诱导的炎症可以通过Human 65plex ProCartaPlex Assay（Cat. No. EPX650-10065-901）来评估。用10 ug/mL LPS刺激人类PBMC 24h、48h和72h。 使用Invitrogen™ ProcartaPlex™ Human 65-plex panel检测细胞培养上清液中这65个标志物：APRIL、BAFF、BLC、CD30、CD40L、ENA-78、Eotaxin、Eotaxin-2、Eotaxin-3、FGF-2、Fractalkine、G-CSF、GM-CSF、GROα、HGF、IFN-α、IFN-ɣ、IL-1α、IL-1β、IL-2、IL-2R、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、IL-12p70、IL-13、IL-15、IL-16、IL-17A、IL-18、IL-20、IL-21、IL-22、IL-23、IL-27、IL-31、IP-10、I-TAC、LIF、MCP-1、MCP-2、MCP-3、M-CSF、MDC、MIF、MIG、MIP-1α、MIP-1β、MIP-3α、MMP-1、NGF-β、SCF、SDF-1α、TNF-α、TNF-β、TNF-R2、TRAIL、TSLP、TWEAK、VEGF-A。
中枢神经系统和大脑的炎症激活非常危险，因为这些器官受到血脑屏障的保护。小鼠模型中通常过度表达致炎因子，包括β淀粉样蛋白[9]。LPS可用于激发神经元损伤和激活炎症的发病模型[10]。小胶质细胞(表 2）是一种组织中巨噬细胞(图 4），常被刺激，并募集到损伤区。采集大脑样本中的血清可用于检测神经特异性损伤标志物，包括GFAP、S100B、NF-H和UCH-L1。
表 2.组织中小胶质细胞的部分清单
| 物种 | 标志物类型 | 标志物 | 克隆（流式） | 位置 |
|---|---|---|---|---|
| 小鼠 | 一般表型 | CD11b | M1/70 | 表面 |
| CD45 | 30-F11 | 表面 | ||
| F4/80 | BM8 | 表面 | ||
| 功能性抗体 | Ly-6C | HK1.4 | 表面 | |
| Siglec-H | eBio440c | 胞内 | ||
| CX3CR1 | 2A9-1 | 表面 | ||
| CD115 | AFS98 | 表面 | ||
| Tmem119 | V3RT1GOsz | 表面 | ||
| Sall1 | NRNSTNX | 胞内 |
图4.脑组织中的小胶质细胞
石蜡包埋人脑组织切片的免疫组织化学法结果 （27585-1-AP（TMEM119 抗体 ，1:1000稀释度（在40倍镜下），Tris-EDTA缓冲液（pH 9）稳定热调节抗原）。
- Hawiger J, Zienkiewicz J (2019) Decoding inflammation, its causes, genomic responses, and emerging countermeasures.Scand J Immunol 90:e12812.
- Newton K, Dixit VM.Signaling in innate immunity and inflammation.Cold Spring Harb Perspect Biol.2012 Mar 1;4(3):a006049
- Tang D, Kang R, Coyne CB, Zeh HJ, Lotze MT.PAMPs and DAMPs: signal 0s that spur autophagy and immunity.Immunol Rev. 2012 Sep;249(1):158-75.
- Rock KL, Kono H. The inflammatory response to cell death.Annu Rev Pathol.2008;3:99-126.
- Roh JS, Sohn DH.Damage-Associated Molecular Patterns in Inflammatory Diseases.Immune Netw.2018;18(4):e27.Published 2018 Aug 13.
- Meneses G, Rosetti M, Espinosa A, Florentino A, Bautista M, Díaz G, Olvera G, Bárcena B, Fleury A, Adalid-Peralta L, Lamoyi E, Fragoso G, Sciutto E. Recovery from an acute systemic and central LPS-inflammation challenge is affected by mouse sex and genetic background.PLoS One.2018 Aug 22;13(8):e0201375.
- Cook DB, McLucas BC, Montoya LA, Brotski CM, Das S, Miholits M, Sebata TH.Multiplexing protein and gene level measurements on a single Luminex platform.Methods.2019 Apr 1;158:27-32.
- Seemann, S., Zohles, F. & Lupp, A. Comprehensive comparison of three different animal models for systemic inflammation.J Biomed Sci 24, 60 (2017).
- Fang F, Yu Q, Arancio O, Chen D, Gore SS, Yan SS, Yan SF.RAGE mediates Aβ accumulation in a mouse model of Alzheimer's disease via modulation of β- and γ-secretase activity.Hum Mol Genet.2018 Mar 15;27(6):1002-1014.
- Sheng JG, Bora SH, Xu G, Borchelt DR, Price DL, Koliatsos VE.Lipopolysaccharide-induced-neuroinflammation increases intracellular accumulation of amyloid precursor protein and amyloid beta peptide in APPswe transgenic mice.Neurobiol Dis.2003 Oct;14(1):133-45.
仅供科研使用，不可用于诊断目的。