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胞葬作用（Efferocytosis）是指吞噬细胞将程序性死亡的凋亡细胞移除这一细胞生物学现象。在这一过程中，机体内的吞噬细胞可对凋亡细胞进行识别后及时清除，而后对凋亡细胞进行降解。胞葬过程不仅可以维持体内的稳态环境，还可分泌一些有益的生物因子，一旦胞葬作用减弱，就会引起慢性炎症的发生，同时诱发一些疾病例如红斑性狼疮和动脉粥样硬化等。近年对于胞葬作用的研究热度呈逐年上升的趋势，今年就有三十多个国自然中标项目。
2022年5月25日，来自比利时根特大学的Sophia Maschalidi研究团队在Nature（IF：69.504）上发表了题为Targeting SLC7A11 improves efferocytosis by dendritic cells and wound healing in diabetes的文章，该文章揭示了膜转运蛋白SLC7A11在胞葬作用中的分子制动作用，并可将这一机制应用于促进糖尿病伤口愈合.
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-022-04754-6
研究背景
慢性难愈合伤口是糖尿病的主要并发症，影响了全世界十分之一的人口。伤口中的死亡细胞会持续引发炎症，并导致组织修复的失调。作者揭示了膜转运蛋白SLC7A11在胞葬作用中起到分子制动的作用，抑制SLC7A11的功能可以促进伤口愈合。转录组分析证实了吞噬细胞在这一过程中几个SLC7基因家族成员的上调。进一步分析表明，药物抑制SLC7a11或使用小干扰RNA缺失或敲除SLC7a11，可增强树突状细胞的吞噬作用。SLc7a11在皮肤树突状细胞中高表达，炎症皮肤的单细胞RNA测序显示SLc7a11在天然免疫细胞中表达上调。在切除皮肤损伤的小鼠模型中，SLC7A11表达的抑制加速了伤口的愈合，并减少伤口中的凋亡细胞负荷。机制研究揭示了SLC7A11、葡萄糖稳态和糖尿病之间的联系。SLC7A11缺陷的树突状细胞依赖于有氧糖酵解，利用来自糖原储存的葡萄糖来增加吞噬作用；此外，SLC7A11缺陷的树突状细胞的转录组分析发现与糖异生和糖尿病相关的基因表达增加。SLC7a11在糖尿病易感db/db小鼠的伤口中表达更高，靶向SLC7a11促进了它们的伤口愈合。更快的愈合也与转化生长因子β家族成员GDF15从吞噬树突状细胞中释放有关。
研究过程与结果
1. 吞噬细胞的转录谱变化
作者将原代小鼠骨髓树突状细胞（BMDCs）作为吞噬细胞和标记的人Jurkat细胞共孵育，而后纯化出吞噬的DC并进行RNA测序和分析。结果表明，编码不同功能（离子、脂类和氨基酸的转运）的膜转运蛋白基因发生了显著变化，其中溶质载体(SLC)家族基因代占差异表达转运蛋白的29%。在SLC家族中，由于氨基酸、碳水化合物代谢有关的基因上调，而与氧化磷酸化和脂肪酸转运相关的基因下调。其中，Slc7a5和Slc7a11基因在吞噬DC中表达增加最显著。
图1 树突状细胞在吞噬过程中的基因表达变化
2. SLC7A11抑制胞葬作用及其机制
根据上一部分的研究结果，作者用siRNA介导进行基因敲除发现，干扰Slc7a11的表达可显著增强胞葬作用，而干扰Slc7a5的表达产生的增强作用无显著性差异。
接下来作者用药理学和遗传学方法对SLC7A11的机制进行研究。当用一种铁死亡诱导剂erastin抑制SLC7A11后会引起胞葬作用的增加，而其他的铁死亡诱导剂没有这种作用，说明胞葬作用的增加与铁死亡无关。介于erastin可以降低GSH水平和提高ROS水平，作者又对这两种因素进行研究，表明胞葬与GSH也无关系，ROS可以部分逆转抑制SLC7A11后的胞葬作用增加但无统计学意义。最终，作者发现半胱氨酸合成前体NAC的加入可逆转这种现象，说明SLC7A11的半胱氨酸转运功能对胞葬作用的增加有重大意义。用遗传学方法构建SLC7A11缺陷（SLC7A11-KO）小鼠的DC进行实验，发现Ⅰ型常规DC(cDC1)的摄取增强，但cDC2没有，缺乏SLC7A11的BMDCs在体外显示出更强的胞葬作用。
图2 SLC7A11在DC的胞葬作用中起着制动作用
3. SLC7A11与伤口愈合的关系
图3 干扰SLC7A11的功能促进速皮肤伤口愈合
4. 糖原储备、糖酵解与胞葬作用的联系
由于发生胞葬作用的SLC7A11-KO树突状细胞中产生了191个差异表达基因，而这些基因与新陈代谢的生物过程有关，因此作者推测，SLC7A11缺陷可能使细胞有更强的糖原转化能力，产生更多葡萄糖为糖酵解提供燃料从而促进胞葬。为了验证这一猜想，作者比较了对照组、SLC7A11-KO树突状细胞组和野生型树突状细胞在erastin治疗前后的糖原储备,结果显示，SLC7A11-KO组和经erastin处理组都显示细胞内糖原减少，添加糖原磷酸化酶抑制剂可逆转erastin的作用。因此，研究结果认为糖原分解确实有助于提高胞葬作用。糖酵解应激测试表明，SLC7A11-KO组和经erastin处理组可以提高糖酵解率以满足胞葬作用的能量需求。
图4 糖原分解和糖酵解的提高为胞葬提供“燃料”
5. 抑制SLC7A11可糖尿病小鼠的创面愈合
糖尿病伤口是糖尿病患者晚期最严重的慢性并发症之一，主要是由于糖尿病患者血管病变、神经病变以及感染等因素，导致创面经久不愈，严重者可导致骨髓炎、骨质破坏，具有较高的截肢率，显著影响着糖尿病患者的生活质量。作者用瘦素受体缺陷的db/db小鼠构建Ⅱ型糖尿病模型，由于伤口中含有未清除的凋亡细胞，单独施用erastin即可减少凋亡细胞并促进创面的愈合。对转录组进行分析发现，与正常小鼠相比，db/db小鼠的GDF15水平很低，胞葬作用的减少和GDF15水平的降低都与ab/ab小鼠的SLC7A11高表达有关，这会导致伤口延迟愈合。
综上，在伤口部位抑制SLC7A11可通过两种方式来促愈，一是促进凋亡细胞的清除，二是促进GDF15表达的上调。
图5 抑制SLC7A11可促进细胞清除和上调GDF15表达
总之，这项研究揭示了SLC7A11对胞葬作用的负调节作用，消除这种抑制可显著加速伤口的愈合，为糖尿病伤口的治疗提供了新的思路和方法。
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