Hsp60

近日，药学院王磊/尤启冬团队在医学学科顶尖期刊Signal Transduction and Targeted Therapy发表题为“Advances in the structures, mechanisms and targeting of molecular chaperones”的综述文章。药学院顾金英、何彦仪、何晨曦为本文的共同第一作者，药学院药物化学系王磊研究员、尤启冬教授为本文共同通讯作者。中国药科大学为本论文的第一通讯单位。 分子伴侣（Molecular chaperone）是一类调节底物蛋白的成熟与翻译后修饰并协助其获得天然构象的蛋白质，对蛋白质稳态的调节起着决定性作用，其中以热休克蛋白家族为主的分子伴侣最为关键，包括small HSPs、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90、HSP100及HSP110。近年来，分子伴侣的生物学机制研究及药物靶向策略已取得诸多突破，成为十分有潜力的药物靶标群。 本文系统性回顾该领域30年的发展历程，将靶向分子伴侣系统的小分子药物设计分为四个阶段：（1）HSPs ATPase泛抑制（~1990s）；（2）亚型选择性抑制的相关研究（~2000s）；（3）靶向分子伴侣系统蛋白互作抑制剂（~2010s）；（4）调控分子伴侣系统的多特异性药物设计（~2020s）。着重阐明了四个阶段的分子设计特点，药物发现瓶颈问题，展望了本领域未来药物设计的趋势。 本次工作获得了国家自然科学基金(82173741、81930100)、国家自然科学基金青年基金(82304309)，江苏省自然科学基金(BK20230103、BK20231014)。 全文链接：https://www.nature.com/articles/s41392-025-02166-2 示意图 （供稿单位：药学院，撰写人：刘华）

在这个卷到飞起的世界里，我们常常听到这样的老生常谈：“吃得苦中苦，方为人上人”抑或“凡是杀不死我的，必使我更强大”，这些话就像是一杯杯不加糖的黑咖啡，苦得让人皱眉，却又让人在苦涩中品出一丝成长的回甘。但真的是这样吗？逆境究竟是成功的必经之路，还是我们自我安慰的鸡汤？ 想象一下，如果你告诉一个正在攀登珠穆朗玛峰的探险家，“不经一番寒彻骨，怎得梅花扑鼻香”，他可能会在寒风中给你一个白眼。因为有时候，逆境不仅仅是寒风，而是能把人吹跑的暴风雪。但是，如果有一种方法，能够在不吹跑人的情况下，让我们体验到“寒彻骨”后的“扑鼻香”，你会不会感兴趣呢？ 最新发表在Nature Communications的研究就给我们带来了这样的惊喜。研究者们发现，如果给一种神经元适当的“威胁”，就能实现抗衰延寿的效果。这就像是找到了一种不用攀登珠峰也能体验巅峰感觉的秘诀。那么，这究竟是怎么做到的呢？ DOI：10.1038/s41467-024-53093-9 ASI神经元如何启动全身的线粒体救援行动 这项研究就像是带我们观看了一部神秘的生物学大片，主角是线虫脑中小小的ASI神经元和它们的“线粒体工厂”。这些ASI神经元就像是细胞里的“指挥官”，负责调度线粒体的工作。如果这些工厂的工作出了问题，怎么办？原来，ASI神经元会启动一种叫做“线粒体未折叠蛋白反应”（UPRmt）的机制，向全身其他组织发出求救信号。 那什么是UPRmt？我们可以把线粒体比喻成细胞的“发电厂”，而发电厂中的“机器”就是负责能量生产的蛋白质。当发电厂里的机器出问题了，比如机器组装错误或零件损坏（蛋白质未正确折叠），整个发电效率就会下降，甚至可能产生危险的副产物（如有害分子）。为了应对这种情况，发电厂启动了一套紧急修复程序，这就是UPRmt。 而这次的研究就是要揭开ASI神经元如何通过这种机制影响到肠道，甚至是其他身体部分的秘密。 首先，研究人员通过敲低ASI神经元中一个叫做cco-1的基因，制造了一些“生病”的ASI神经元。这个操作导致了线粒体的“压力”，于是ASI神经元向肠道发出了紧急信号。令人惊讶的是，肠道响应了这些信号，启动了UPRmt，试图修复线粒体。 图a：线虫肠道中hsp-6p::gfp（绿色荧光蛋白）的表达情况；图b：daf-7基因敲低会降低hsp-6p::gfp的表达；图c：在神经特异性cco-1基因敲低的背景下，daf-7敲低对hsp-6和hsp-60 但有个有趣的细节，虽然肠道启动了UPRmt，其他两种应激反应——内质网应激反应（UPRER）和细胞质应激反应（UPRcyt）却没有启动。这就像是肠道接收到了一条单纯的“线粒体修理”任务，而其他“部门”的“应急指令”却没有激活。这意味着，线粒体压力只影响了一个特定的修复系统，其他的应急机制并没有被触发。 接下来，研究人员发现，原来不是所有神经元都能引发这种全身性的UPRmt，只有ASI神经元才能通过一个特殊的“信号通路”——TGF-β/DAF-7信号通路，传递这个信号给全身。为了验证这一点，他们还在实验中检查了其他神经元类型，像是ADL、DVB等，发现这些神经元如果产生相同的线粒体压力，也能引起一定程度的UPRmt反应，而这一切都依赖于daf-7基因（编码了一种TGF-β超家族的配体蛋白）。也就是说，ASI神经元通过这种特殊的信号通路向其他组织传递了“救命信号”，这个过程需要daf-7的帮助。 那么，DAF-7（由ASI神经元分泌的TGF-β配体）是如何在神经元和肠道之间穿梭，完成这一“跨组织调度”的？答案是它借助了一条神经-肠道信号轴，主要角色包括ASI感觉神经元和RIM中间神经元。在线虫的微观世界里，神经元和肠道通过一条“生命热线”紧密相连。当神经元的线粒体出现问题，它们会迅速发出求救信号，这个信号由DAF-7触发，通过DAF-1这个“信号接线员”传递给RIM中间神经元，最终激活肠道的UPRmt。 于是，这种协作机制让神经元的压力变成了“大家的压力”，全身一起上阵“分摊任务”。 信号员DAF-7： 线虫界的跨部门压力管理大师 在这场线粒体“压力大作战”中，“主角”毋庸置疑是DAF-7——一位穿梭在神经元和肠道之间的“信号使者”。 过去，研究者一直认为DAF-7只在ASI神经元中表达，这是一种能感知化学信号的纤毛神经元。然而，最新研究却让人大跌眼镜——DAF-7其实还在其他神经元里“兼职”，比如OLQ、ASG和ADE等。这个发现就像突然知道了你的朋友除了主业，还有好几个副业，令人充满疑问：在非自主性UPRmt中，到底哪个神经元才是DAF-7的“主战场”？ 为了找到答案，研究者们用了一招巧妙的“精准打击术”——通过特定基因敲降技术，逐一关闭每种神经元中DAF-7的表达。结果显示，当ASI神经元的DAF-7被敲掉时，肠道的压力响应（UPRmt）几乎停止，而在其他神经元敲掉DAF-7，却没有类似的效果。这说明，DAF-7在ASI神经元中的作用才是这场压力传递的核心。 图g：在控制组和daf-7p::gfp; sid-1(q9)线虫中，rgef-1p::cco-1HP（一种RNA干扰构建体）对ASI神经元的影响；图h：在rgef-1p::cco-1HP条件下，对照组和不同处理组之间的差异；图i：神经特异性cco-1基因敲低条件下，不同神经元类型中daf-7 mRNA水平的变化 找到主战场后，研究者们又有了新疑问：当神经元感受到线粒体压力时，DAF-7的表现如何？它会不会被“激活”？ 研究团队用了一种能“发光”的报告基因工具（daf-7p::gfp），像是在DAF-7上装了一盏荧光灯。一旦DAF-7的表达增加，荧光灯就会变得更亮。实验显示，当神经元线粒体功能受损时（比如敲掉cco-1基因），ASI神经元中的DAF-7表达显著增加，荧光信号变得更强。这表明，DAF-7就像一名忠实的“值班员”，在线粒体出现问题时，第一时间启动信号传递机制。 那么，这个被激活的“信号使者”是如何协调全身响应的呢？原来，DAF-7不仅是“值班员”，更是神经元之间的“信使”。当ASI神经元线粒体出问题时，DAF-7会被迅速分泌出去，与其他神经元的受体结合，将“压力警报”传递到肠道。这种机制就像一个高效的“救援指挥系统”，神经元通过它将局部的危机转化为全身的响应，成功发动肠道细胞来应对压力。 TGF-β/Dauer 通路： 线虫的“生长指挥官” 当秀丽隐杆线虫感受到压力时，它们体内有一套超级智慧的系统——TGF-β/Dauer信号通路。这条通路不仅是线虫发育的“人生导师”，帮它们决定是继续长大还是进入“休眠状态”，更是压力管理的“指挥官”，协调全身细胞一起应对突如其来的危机。 这一通路的“主角”也是DAF-7。在平常日子里，DAF-7的任务是监测外部环境，通过与Ⅰ型和Ⅱ型受体（DAF-1和DAF-4）结合，激活下游的R-Smad蛋白（DAF-8和DAF-14），抑制线虫进入“滞育”（dauer）状态。这就好比一个经验丰富的“指挥官”，确保线虫能在舒适的环境中正常生长，不至于因外界的变化而进入“休眠”状态。 TGF-β/Dauer信号通路的示意图 但当危机来临，比如神经元的线粒体功能受损时，DAF-7似乎换了一副面孔，不再只是“抗滞育专家”，而成为全身压力响应的“调度员”。那么，这条信号通路是否真的参与了应对线粒体危机的行动呢？研究团队决定一探究竟。 他们设计了一系列实验，通过基因突变逐一关闭TGF-β/Dauer通路中的关键节点，以观察它们对UPRmt的影响。结果显示，这条通路的每个成员都不可或缺：从DAF-7，到Ⅰ型和Ⅱ型受体（DAF-1和DAF-4），再到下游的R-Smad蛋白（DAF-8和DAF-14），只要缺少其中一个，肠道的压力响应就会大幅削弱，UPRmt激活明显受抑。 图b：在神经特异性cco-1基因敲低（neuronal cco-1 KD）背景下，野生型和不同基因突变体（daf-1, daf-4, daf-8, daf-14）中hsp-6p::gfp（绿色荧光蛋白）的表达情况；图c：在神经特异性cco-1基因敲低条件下，野生型和不同基因突变体之间的显著差异 然而，故事的复杂性在于负调控因子DAF-3和DAF-5的加入。正常情况下，这两位“制动员”负责限制UPRmt的过度激活，维持系统平衡。但当研究人员同时去除DAF-7和DAF-3或 DAF-5时，UPRmt的激活竟部分恢复了。就好像危机中的“救火队长”失灵了，抑制机制一撤，肠道立刻全力以赴地响应神经元的求救信号。 线虫的“逆境求生” ASI神经元的线粒体功能一旦出现问题，竟然还会引发一连串意想不到的变化。这不仅仅是一场细胞内的“小风波”，而是一场影响线虫整个“生活”的健康革命。那么，这些小小线虫是如何在逆境中迸发出惊人的生命力的？ 首先，这项研究发现，ASI神经元的线粒体功能“出岔子”后，线虫繁殖能力减少，氧气消耗量降低，甚至发育速度变慢。不过有趣的是，它们的运动能力和爬行速度没有受到显著影响，说明它们虽然在内在代谢上出现了变化，但仍能保持基本的生理功能。 接下来，研究者们将视线聚焦在ASI神经元的“线粒体危机”是否能影响线虫的寿命和抗病能力。结果发现，ASI神经元的线粒体问题竟然能延长它们的寿命。另外，线虫的抗病能力也大大增强。这一发现很神奇，但它有一个前提：这一过程依赖于daf-7和daf-1的表达。这意味着，daf-7和daf-1在ASI神经元线粒体应激反应中起到了关键的调节作用，影响着线虫的寿命和健康状态。 图a：在没有daf-7基因的情况下，神经特异性cco-1基因敲低（ASIp:cco-1HP）对线虫寿命的影响；图b：在没有daf-1基因的情况下，神经特异性cco-1基因敲低对线虫寿命的影响；图c：在有daf-7基因突变的情况下，神经特异性cco-1基因敲低对线虫寿命的影响 图d：在喂食P. aeruginosa（一种细菌）的情况下，神经特异性cco-1基因敲低对线虫存活率的影响；图e：在喂食P. aeruginosa的情况下，神经特异性cco-1基因敲低和daf-1基因表达恢复对线虫存活率的影响；图f：在喂食P. aeruginosa的情况下，神经特异性cco-1基因敲低对线虫存活率的影响 更有意思的是，ASI神经元的线粒体问题还与脂肪代谢密切相关。通过检测脂肪储存，研究人员发现，ASI神经元的线粒体应激会导致线虫体内脂肪储存量明显减少。这可能是因为它们改变了脂肪酸的代谢方式，特别是一个叫做cpt-4的基因，它在这种情况下会变得更加活跃，帮助燃烧脂肪。简而言之，ASI神经元的“线粒体危机”通过改变脂肪酸代谢，减少了线虫的脂肪储存。 图g：对照组和神经特异性cco-1基因敲低线虫的油脂红O染色；图i：cpt-4 mRNA水平在对照组和神经特异性cco-1基因敲低线虫中的相对表达量，以及在有无daf-7基因突变的情况下的变化 生命的奇妙之处恰恰在于，它常常让我们从最微小的生物中汲取灵感，去思考那些关乎生命的大问题。比如，线虫遇到线粒体压力时不仅没被‘压垮’，反而通过一系列精巧的生物机制，成功实现了延寿和抗病能力的增强。这就像一场逆境中的大翻盘，让我们不得不感叹自然界的神奇智慧。 但当镜头转向人类，故事却截然不同。Nature子刊Molecular Psychiatry上一项探讨了逆境对人类大脑结构和功能的影响，包括童年虐待、同伴伤害、社会隔离、情感缺失等的研究表明，年轻的时候多吃苦，反而会影响大脑发育。 具体表现为：早年生活中的困难或创伤（比如儿童时期遭遇虐待）可能会影响大脑中几个重要区域（例如与情绪、记忆和决策相关的区域），导致大脑的结构和功能发生改变，进而影响我们应对压力、做决策等方面的能力。而这些影响不仅取决于我们遭遇逆境的时间、频率和持续程度，还可能受到其他因素的影响，使得这个问题变得更复杂。 DOI:10.1038/s41380-024-02556-y 这让我们不禁思考：逆境到底是福还是祸？我们是否能够像线虫一样，通过某种方式把逆境变成健康和长寿的助推器？ 答案并不简单。线虫的研究虽然带来了一线希望，但人类的身体和心理系统远比线虫复杂得多。一旦操作不当，这种‘逆境疗法’可能会带来心理健康和生活质量的风险。 不过也别太灰心，其实有些“逆境”也能让我们变得更强！线虫通过牺牲一些小小的神经元，让自己的生命进入了一个“逆境成长”的正循环，这给我们人类不少启发。对于我们来说，所谓的“逆境刺激”其实可以是一些对身体有益的小挑战，比如适量运动或者偶尔的间歇性禁食。这些看似“吃力不讨好”的做法，实际上可能成为激活我们身体自我修复和优化机制的“秘密武器”。 所以，当你下次遇到生活中的小挫折或小困难，不妨换个角度想想：这可能是你“变身”的机会呢！就像线虫“英雄”一样，说不定这些小挑战正是让我们闪闪发光的开始。别急着抱怨生活给了我们一颗柠檬，记得，我们可以把它变成酸甜可口的柠檬汽水！让我们一起带着线虫的“逆袭”精神，把每一次的“苦涩”变成成长的养分。 参考资料： [1]Wang, Z., Zhang, Q., Jiang, Y.et al. ASI-RIM neuronal axis regulates systemic mitochondrial stress response via TGF-β signaling cascade. Nat Commun 15,8997 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53093-9 [2]Vaidya N, Marquand AF, Nees F, Siehl S, Schumann G. The impact of psychosocial adversity on brain and behaviour: an overview of existing knowledge and directions for future research. Mol Psychiatry. 2024 Apr 24. doi: 10.1038/s41380-024-02556-y. Epub ahead of print. PMID: 38658773. 撰文 | 木白 编辑 | 木白 ● 震撼！老医生感慨：我57岁，每月还得值4个夜班，何时是个头？一大批县医院、基层主任医师，临近退休还在值夜班！甚至带着孙子值夜班 ● 震撼！知名科主任：我不想继续当主任，这些年头发白了，夜里失眠！当科主任难不难？新一代医生不想被提拔！28%认为一辈子做主治也挺好 ● 最佳午睡时长出炉！Science：午睡半小时，大脑“重启”，进入最佳状态！小睡提升认知的原因终于找到了！ 版权说明：梅斯医学（MedSci）是国内领先的医学科研与学术服务平台，致力于医疗质量的改进，为临床实践提供智慧、精准的决策支持，让医生与患者受益。欢迎个人转发至朋友圈，谢绝媒体或机构未经授权以任何形式转载至其他平台。 点击下方「阅读原文」 立刻下载梅斯医学APP！

研究背景 心血管疾病（CVD）是全球主要的致死原因，其中心肌梗死和中风导致的死亡占绝大多数。动脉粥样硬化是血栓形成和心血管事件的主要根本原因，它是一种慢性炎症性疾病，往往在长期内无明显症状。目前，该领域对于有效的治疗和诊断方法的需求十分迫切。动脉粥样硬化斑块中含有自身抗体，揭示了动脉粥样硬化与自身免疫反应之间的联系。尽管如此，对于动脉粥样硬化过程中自身抗体反应的免疫学机制及其影响的认识仍然有限。数十年前，研究者首次在动脉粥样硬化斑块中检测到抗体，而在动脉粥样硬化的发展过程中，B细胞和抗体免疫反应被认为具有既保护又致病的双重作用。然而，关于这些反应的潜在抗原触发因素及其对动脉粥样硬化的具体影响的知识仍然不足，因为大多数研究都集中于氧化特异性新表位（OSE），例如氧化低密度脂蛋白（oxLDL）。 2020年10月，来自西班牙马德里国家心血管研究中心的Cristina Lorenzo教授团队在Nature（IF:50.5）杂志上发表了题为：“ALDH4A1 is an atherosclerosis auto-antigen targeted by protective antibodies”的研究论文。在本研究中研究团队对动脉粥样硬化相关的抗体库进行了深入的高通量单细胞分析，并针对来自动脉粥样硬化易发的Ldlr−/−（低密度脂蛋白受体缺失）小鼠以及对照组小鼠的超过1700个B细胞进行了抗体基因测序。这项工作揭示了56种由体内扩增的B淋巴细胞克隆在动脉粥样硬化背景下表达的抗体，这些抗体中有三分之一能够与动脉粥样硬化斑块发生反应，发现病变中的多种抗原能够激发抗体响应。进一步的深度蛋白质组学分析发现了一种动脉粥样硬化相关自身抗体A12的靶抗原ALDH4A1——一种涉及脯氨酸代谢的线粒体脱氢酶。在动脉粥样硬化的发展过程中，ALDH4A1的分布会发生变化，且在患有动脉粥样硬化的小鼠和人类中，循环ALDH4A1的水平会增加，这支持了ALDH4A1作为疾病生物标志物的潜力。研究团队进一步将A12抗体注入Ldlr−/−小鼠体内，发现这能够延缓斑块的形成，并降低循环中的游离胆固醇和低密度脂蛋白水平。 主要成果 ●研究揭示了动脉粥样硬化斑块中含有自身抗体，并且有多种抗原可以触发抗体反应。 ●通过基于质谱的蛋白质组学分析发现了ALDH4A1（一种线粒体脱氢酶，参与脯氨酸代谢）是动脉粥样硬化相关自身抗体A12的靶抗原。 ●ALDH4A1具有作为动脉粥样硬化生物标志物的潜力。 ●A12抗可以延缓斑块的形成，并减少循环中的游离胆固醇和低密度脂蛋白（LDL），暗示抗ALDH4A1抗体可能对抗动脉粥样硬化的进展，并可能在心血管疾病（CVD）治疗中具有潜力。 研究设计 1. 动物模型的选择与处理：使用了两种小鼠模型：Ldlr−/−（低密度脂蛋白受体缺陷）小鼠和对照小鼠。Ldlr−/−小鼠被喂食高胆固醇和高脂肪饮食（HFD），以诱导动脉粥样硬化的发展。对照组小鼠则被喂食正常饮食。 2. 单细胞抗体库的构建与分析：从Ldlr−/−和对照小鼠中分离出B细胞，特别是生发中心B细胞和浆细胞。利用单细胞基因排序和PCR扩增，对这些细胞的免疫球蛋白重链（IgH）和轻链（IgL）基因进行测序。 3. 抗体的克隆与表达：从测序数据中识别出56种由体内扩增的B细胞克隆表达的抗体。将这些抗体克隆到含有人类IgG1恒定区的表达载体中，并在体外表达这些抗体。 4. 抗体反应性分析：通过ELISA（酶联免疫吸附试验）和免疫荧光染色等方法，测试这些抗体对动脉粥样硬化斑块的反应性。识别出与动脉粥样硬化斑块反应的抗体，并进一步分析它们的特异性。 5. 靶抗原的鉴定：通过深度蛋白质组学分析，鉴定了ALDH4A1作为A12抗体的靶抗原。验证了A12抗体对ALDH4A1的特异性，并探讨了ALDH4A1在动脉粥样硬化中的作用。 6. 疾病生物标志物的评估：评估了循环中ALDH4A1的水平，作为动脉粥样硬化的潜在生物标志物。 7. 治疗潜力的探索：将A12抗体注入Ldlr−/−小鼠体内，观察其对动脉粥样硬化进展的影响。 研究结果 动脉粥样硬化与生发中心B细胞反应的增强有关 探索动脉粥样硬化相关的抗体免疫反应时，采用了Ldlr-/-小鼠模型。这些小鼠在高胆固醇和脂肪饮食（HFD）的喂养下，会发展出动脉粥样硬化的病理特征。本文研究重点在于评估生发中心反应，这是一个B细胞在生发中心经历类别转换重组（CSR）和体细胞超突变（SHM）以产生多样化抗体，并最终分化为记忆B细胞和高亲和力浆细胞的过程（图1a，扩展数据图1a-c、2a、b）。 结果观察到Ldlr-/-HFD小鼠它们逐渐积累了生发中心B细胞（Fas+GL7+）、T滤泡辅助细胞（TFH；CXCR5+PD1+）、记忆B细胞（PD-L2+）、IgG+转换B细胞以及表达kappa轻链的CD138+浆细胞或浆细胞。这种积累伴随着血浆中IgM和IgG水平的增加，以及针对低密度脂蛋白、丙二醛修饰（MDA）-LDL和HSP60的IgM抗体的积累（扩展数据图1d、e），这些现象在其他动脉粥样硬化模型中也有报道。 为了深入分析动脉粥样硬化中的生发中心反应，作者对Ldlr-/- HFD小鼠和对照组小鼠的生发中心B细胞及浆细胞进行了高通量单细胞抗体复合物基因测序（扩展资料图2c）。从超过1700个B细胞中，作者获得了免疫球蛋白重链（IgH）和轻链（IgL）基因的配对序列（图1b，扩展数据图2d、e）。分析显示，Ldlr-/- HFD小鼠和对照组小鼠在可变区（V）和连接区基因（J）的使用以及CDR3（互补决定区第三环）长度上没有显著差异（扩展数据图2f-h），这表明两组小鼠中抗体多样性形成的基因重组过程是相似的。 值得注意的是，Ldlr-/- HFD小鼠显示出抗体亚型分布的差异，其中IgG2亚型的比例较高，而IgG3亚型的比例较低（图1c、d），并且SHM负荷较高（图1e、f）。这些发现表明，动脉粥样硬化与生发中心B细胞反应的增强有关，这种增强特征为SHM负荷的增加和IgG2亚型的偏向性增强。 图1 动脉粥样硬化过程中的抗体免疫反应 扩展数据图1 动脉粥样硬化过程中的生殖中心反应和抗体产生 扩展数据图2 通过单细胞测序和免疫球蛋白基因克隆鉴定动脉粥样硬化相关抗体 体液免疫针对动脉粥样硬化斑块中的多种抗原 为了探究动脉粥样硬化相关反应是否针对特定的靶抗原，研究者首先依据免疫球蛋白重链（H）和轻链（L）相同的V(D)J基因使用以及相同的免疫球蛋白重链CDR3长度，确认了体内扩增B细胞产生的抗体群（扩展数据图4a）。从Ldlr-/- HFD小鼠中筛选出代表30个抗体群的56种抗体进行表达（扩展数据图2c、3b）。作为对照，同样从正常饮食的野生型小鼠（Ldlr+/+ ND小鼠）的B细胞中克隆并表达了25种抗体（扩展数据图2c）。在Ldlr-/- HFD小鼠中，针对MDA-LDL、原生LDL和HSP60的抗体比例略高，尽管这一差异并不显著（扩展数据图3c）。在两组小鼠的抗体中，均未检测到多反应性（扩展数据图3d）。为了验证动脉粥样硬化相关抗体是否能识别斑块病变，对动脉粥样硬化小鼠的主动脉窦切片进行了免疫荧光染色。结果显示，从Ldlr-/- HFD小鼠克隆的抗体中有三分之一（18/56）对动脉粥样硬化斑块表现出反应活性，而从Ldlr+/+ ND小鼠克隆的抗体中仅有8%（2/25）表现出反应（图2a，扩展数据图4）。自身反应抗体展现出不同的斑块反应模式，这些模式与使用商用抗氧化LDL（oxLDL）抗体观察到的染色模式有所区别（图2b，扩展数据图4）。这些发现表明，在动脉粥样硬化过程中，体液免疫反应确实是针对动脉粥样硬化斑块中的多种抗原。 图2 从动脉粥样硬化小鼠克隆出来的抗体对斑块的反应性 扩展数据图3 克隆相关B细胞集群的分析 扩展数据图4 来自Ldlr−/− HFD老鼠克隆抗体的斑块反应 扩增抗体A12能够识别动脉粥样硬化过程中异常表达的抗原 在深入探究动脉粥样硬化相关抗体反应的特异性时，研究者特别关注了抗体A12，它在Ldlr-/- HFD小鼠的主动脉窦中表现出强烈的斑块反应性。随着疾病的进展，A12的斑块反应性逐渐增强（图2b，c），且主要表现为细胞外反应（图2c，扩展数据图5a）。同样值得注意的是，与克隆相关抗体A8也展现出了强烈的斑块反应性。研究进一步发现，A12不仅在Ldlr-/- HFD小鼠的主动脉根部（扩展数据图5b）有染色，还在另一种动脉粥样硬化小鼠模型——ApoE缺失小鼠的主动脉（扩展数据图5c）中显示出染色。此外，在Ldlr-/- HFD小鼠的脾脏滤泡中也检测到了A12的染色（扩展数据图5d）。这一发现与从脾脏B细胞克隆出的A12反应相吻合，表明A12的靶抗原可能循环至脾脏或在脾脏表达，参与触发免疫反应。在肝脏切片的染色中，观察到在Ldlr-/- HFD动脉粥样硬化小鼠中，肝静脉周围的A12反应性增强并发生变化（扩展数据图5e），这表明A12抗原的分布或表达变化不仅限于动脉。尤为重要的是，A12与人类动脉粥样硬化病变也有反应（图2d）。因此，A12能够识别在小鼠模型和人类动脉粥样硬化过程中异常表达的抗原。 扩展数据图5 A12抗体反应性的荧光染色分析 ALDHA1是A12的靶抗原并可引起T细胞依赖性抗原特异性免疫反应 为了确定A12抗体的抗原特异性，研究者采用了A12抗体免疫沉淀Ldlr-/- HFD和Ldlr+/+ ND小鼠的主动脉总提取物，并随后进行了高通量质谱分析（图3a）。作为特异性对照，还分析了从动脉粥样硬化小鼠和对照小鼠身上克隆的其他抗体（A10、A11、D7CT、E9CT）以及与动脉粥样硬化无关的B1-8抗体的免疫沉淀物。A12抗体特异性地沉淀了醛脱氢酶4家族成员A1（ALDH4A1），这是一种位于线粒体基质中参与脯氨酸降解途径的脱氢酶（图3b，扩展数据图6a）。A12同样能在对照野生型主动脉中沉淀ALDH4A1（图3b，扩展数据图6a），这表明A12并不识别动脉粥样硬化氧化特异性新表位(OSE)。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）、商用抗ALDH4A1抗体免疫印记法和竞争ELISA法，进一步证实了A12对ALDH4A1的特异性（图3c，扩展数据图6b，c）。商用抗ALDH4A1抗体对主动脉窦切片的染色显示，其斑块反应性与A12相似（扩展数据图6f）。此外，抗ALDH4A1抗体在Ldlr-/- HFD动脉粥样硬化小鼠肝静脉周围显示出与A12相同的反应模式（扩展数据图5e、6g）。值得注意的是，在Ldlr-/- HFD小鼠和Apoe-/- HFD小鼠的血浆中测得了高滴度的抗ALDH4A1抗体，而在对照组中却没有测到，这些抗体在动脉粥样硬化的进展过程中不断累积（图3d，扩展数据图6d，e）。此外，用ALDH4A1免疫野生型小鼠或Ldlr-/-小鼠会引发T细胞依赖性免疫反应和抗ALDH4A1 IgG1抗体的积累（扩展数据图7）。这些结果不仅确定了ALDH4A1是A12的靶抗原，而且表明ALDH4A1能够引发T细胞依赖性抗原特异性免疫反应，这种反应与血浆中高滴度抗ALDH4A1 IgG抗体的产生有关。 图3 ALDH4A1是动脉粥样硬化中的一种B细胞自身抗原 扩展数据图6 ALDH4A1自身抗原可被A1抗体识别，并与小鼠和人类的动脉粥样硬化相关 扩展数据图7 ALDH4A1触发一种依赖于T细胞的B细胞反应 ALDH4A1具有作为动脉粥样硬化生物标志物的潜力 在Ldlr−/− HFD小鼠模型中，观察到血浆中的ALDH4A1水平显著升高（图3e）。同样，在人体动脉粥样硬化组织中的ALDH4A1含量也被发现高于健康人的主动脉组织（扩展数据图6h）。此外，对一组颈动脉粥样硬化患者的分析显示，血浆中的ALDH4A1水平明显升高：在患者中，有23%（13/56）的人血浆ALDH4A1水平超过75纳克/毫升，而对照组个体中只有5%（3/54）（图3f）。这些患者的血浆ALDH4A1水平与动脉粥样硬化的存在密切相关，而与传统的风险因素和C反应蛋白（CRP）水平无显著关联（扩展数据图6i）。因此，循环中的高ALDH4A1水平与动脉粥样硬化的发病机制紧密相关，这表明ALDH4A1有潜力成为该疾病的一个生物标志物。 抗ALDH4A1 A12抗体治疗可减缓动脉粥样硬化的进展并改善血脂状况 为了探究A12抗体对动脉粥样硬化进程的影响，对Ldlr-/-高脂饮食（HFD）小鼠进行了为期12周的连续静脉注射。为了进行对照，同样给小鼠注射了PBS或B1-8 IgG2b同型对照抗体（图4a）。经过12周的高密度脂蛋白饮食和常规抗体治疗后，发现接受mA12-IgG2b治疗的小鼠相较于接受mB1-8-IgG2b对照抗体或仅PBS治疗的小鼠，其动脉粥样硬化斑块显著减小（图4b, c）。尽管未观察到斑块的细胞或胶原成分存在定性差异，但mA12-IgG2b治疗组小鼠的血浆中游离胆固醇和低密度脂蛋白水平较低（图4d, e）。特别值得注意的是，对经A12处理的小鼠肝脏进行的定量高通量蛋白质组分析揭示了与碳水化合物、氨基酸和脂质代谢以及免疫系统和炎症通路相关的蛋白质表达发生了特定变化（扩展数据图8a-c）。此外，非靶向脂质组学分析也显示出几种脂质代谢途径的变化，包括花生四烯酸（一种炎症介质的前体）代谢的调整和多种甘油三酯种类的减少（图4f，扩展数据图8d）。因此，蛋白质组学和代谢组学数据均表明，A12治疗对肝脏中的脂质代谢和免疫途径产生了显著影响，这可能与A12治疗小鼠体内观察到的全身脂质变化相关。这些结果表明，抗ALDH4A1 A12抗体治疗能够减缓动脉粥样硬化的进展并改善血脂状况。 图4 输注 A12 可延缓 Ldlr-/- HFD 小鼠的动脉粥样硬化进展 扩展数据图8 A12处理小鼠肝脏的高通量定量蛋白质组学研究 总结 文章研究成果揭示了A12抗体及其靶向的抗原ALDH4A1，它们分别作为动脉粥样硬化的潜在治疗和诊断工具。进一步鉴定本研究中识别的其他斑块反应性抗体的靶标，将深化对抗体在动脉粥样硬化中作用机制的理解。尽管ALDH4A1的免疫原性起源尚未明确，但有假设认为动脉粥样硬化引起的细胞损伤可能使ALDH4A1从其在细胞内的线粒体隐藏位置释放，这种分布或浓度的变化可能触发抗体反应。未来研究需要阐明A12是否通过清除受损组织中的ALDH4A1来发挥其在动脉粥样硬化中的保护作用。无论如何，研究结果表明ALDH4A1和A12是心血管疾病治疗领域具有潜力的临床工具。 原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-020-2993-2 参考文献 Lorenzo C, Delgado P, Busse CE, Sanz-Bravo A, Martos-Folgado I, Bonzon-Kulichenko E, Ferrarini A, Gonzalez-Valdes IB, Mur SM, Roldán-Montero R, Martinez-Lopez D, Martin-Ventura JL, Vázquez J, Wardemann H, Ramiro AR. ALDH4A1 is an atherosclerosis auto-antigen targeted by protective antibodies. Nature. 2021 Jan;589(7841):287-292. doi: 10.1038/s41586-020-2993-2. Epub 2020 Dec 2. PMID: 33268892. 编译：Sail 校对：Evan Flle 排版：Sail 封面来源：Chatgpt 往期推荐 J.Infect∣北京地坛医院王雅杰教授团队联合国家蛋白质科学中心于晓波教授团队揭示真实世界新冠变异株感染人群的免疫系统进化规律 2024-11-07 旦生医学 | 工业化智能蛋白芯片技术助力新冠感染人群免疫力适应性进化研究再创突破 2024-10-18 Cell┃细胞外囊泡与颗粒标志物揭示泛癌图谱 2024-11-24 国际血浆蛋白质组计划2024年进展 2024-11-01 旦生医学 | 蛋白质芯片技术鉴定首个银屑病全周期无创检测标志物Elafin校准品获批临床注册 2024-10-09 旦生医学 | 工业化智能蛋白芯片助力新发传染病全周期应对能力建设 2024-09-16 往期链接 “小小疫苗”养成记 | 医药公司管线盘点  人人学懂免疫学 | 人人学懂免疫学（语音版）    综述文章解读 | 文献略读 | 医学科普 | 医药前沿笔记 PROTAC技术 | 抗体药物 | 抗体药物偶联-ADC 核酸疫苗 | CAR技术 | 化学生物学 温馨提示 医药速览公众号目前已经有近12个交流群（好学，有趣且奔波于医药圈人才聚集于此）。进群加作者微信（yiyaoxueshu666）或者扫描公众号二维码添加作者，备注“姓名/昵称-企业/高校-具体研究领域/专业”，此群仅为科研交流群，非诚勿扰。 简单操作即可星标⭐️医药速览，第一时间收到我们的推送 ①点击标题下方“医药速览”   ②至右上角“...”  ③点击“设为星标