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核心摘要
造血是一個(gè)復(fù)雜的過程，不成熟的骨髓前體細(xì)胞成熟為各種類型的血細(xì)胞。雖然造血系偏向(包括貧血和中性粒細(xì)胞)與慢性炎性疾病的關(guān)系早已被人們所認(rèn)知，但其原因尚不清楚。
近來，在斑馬魚模型中，細(xì)胞質(zhì)多蛋白炎性小體復(fù)合體被證明可以激活炎癥和免疫反應(yīng)，并直接調(diào)節(jié)造血功能；這被認(rèn)為是通過裂解和失活紅細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子GATA1而發(fā)生的。本文總結(jié)了目前可用的斑馬魚模型，用于研究炎性小體介導(dǎo)的造血調(diào)節(jié)這一未被重視的作用，并提出了用于治療與人類慢性炎癥性疾病相關(guān)的造血改變這一新的治療策略。

一、慢性炎癥中的造血系統(tǒng)偏向
造血是發(fā)生在胚胎發(fā)育和成年期的血細(xì)胞形成的完整過程。在脊椎動(dòng)物中，這個(gè)過程包括兩個(gè)階段。
首先，在胚胎發(fā)育過程中，原始造血波(見術(shù)語表）是短暫的，紅細(xì)胞和髓系祖細(xì)胞缺乏多能性。在第二階段的造血波，發(fā)生在發(fā)育的后期階段，造血干細(xì)胞（HSCs）出現(xiàn)，并在成年生物體中產(chǎn)生各種類型的血細(xì)胞。
HSC的成熟包括淋巴細(xì)胞（T細(xì)胞，B細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞（NK））、骨髓細(xì)胞（粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）和紅細(xì)胞（巨核細(xì)胞，紅細(xì)胞）的分化。多個(gè)信號通路通過不同的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控造血細(xì)胞的成熟、增殖和分化來協(xié)調(diào)這一復(fù)雜的過程。轉(zhuǎn)錄因子GATA1和SPI1(又稱PU.1)是不多的，并表現(xiàn)出交叉抑制關(guān)系(圖1):GATA1調(diào)節(jié)紅細(xì)胞分化，SPI1調(diào)節(jié)骨髓細(xì)胞分化。

圖1所示。斑馬魚和小鼠中典型炎性小體對HSPC譜系決定選擇的調(diào)控。HSPCs中炎癥小體的激活導(dǎo)致GATA1的分裂和失活，促進(jìn)促進(jìn)髓細(xì)胞分化的SPI1數(shù)量的增加。相反，抑制HSPCs中的炎性小體導(dǎo)致GATA1量的增加，從而促進(jìn)紅細(xì)胞分化。簡稱:CASP1, caspase 1;造血干細(xì)胞，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞。
然而，考慮到許多未知的途徑似乎在這一復(fù)雜的生物學(xué)過程中發(fā)揮了作用，關(guān)于可能導(dǎo)致終端紅細(xì)胞和骨髓細(xì)胞分化的因素以及HSC生態(tài)位在這些過程中的參與仍存在許多爭議。
例如，當(dāng)造血前體中的GATA1直接作用于紅系-巨核細(xì)胞系統(tǒng)時(shí)，紅系細(xì)胞中GATA1的過度表達(dá)抑制了它們在小鼠中的終端分化。
此外，GATA1的表達(dá)和活性在紅細(xì)胞分化初期增加，但在后期均降低，從而使小鼠和人類的紅細(xì)胞分化達(dá)到終點(diǎn)。所有這些復(fù)雜的途徑都可能具有重要的臨床意義，因?yàn)樵煅到y(tǒng)偏向（主要是中性粒細(xì)胞減少癥和貧血）與疾病的發(fā)生率增加有關(guān)，至少包括30種具有明顯炎癥成分的病理，包括感染、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥性腸病、腎臟和肺部疾病、自身免疫性疾病、神經(jīng)退行性疾病和癌癥等。
在這篇綜述中，總結(jié)了哺乳動(dòng)物炎性小體的一般結(jié)構(gòu)和功能，以及巨噬細(xì)胞和嗜中性白細(xì)胞炎性小體的特點(diǎn)。接下來是關(guān)于使用斑馬魚對炎癥和炎癥小體進(jìn)行建模的主要優(yōu)勢的討論，描述了該模型如何突出炎性小體在造血中的重要性。確實(shí)，該模型可能有助于解釋與人類慢性炎癥相關(guān)的造血系統(tǒng)偏向，從而揭示了新的候選治療靶標(biāo)，可用于今后對其中某些疾病的研究。

二、炎性小體
炎性小體作為脊椎動(dòng)物固有免疫系統(tǒng)的傳感器，在各種刺激下促進(jìn)炎癥反應(yīng)，包括感染、組織損傷或代謝失調(diào)。它們是由受體，包含CARD（ASC）的凋亡相關(guān)的斑點(diǎn)狀蛋白和通過同型相互作用的效應(yīng)子形成的多蛋白復(fù)合物。
近來，發(fā)現(xiàn)鳥苷酸結(jié)合蛋白（GBP）家族在人類、小鼠和斑馬魚中也形成了這些多蛋白復(fù)合物的一部分。炎性小體通過激活炎性半胱天冬酶發(fā)揮作用，即半胱天冬酶1（CASP1）（典型炎性小體）和CASP4、CASP5（人類）和Casp11（小鼠）（非典型炎癥小體）。炎性小體傳感器根據(jù)其結(jié)構(gòu)分為核苷酸結(jié)合域（NOD）樣受體（NLRs），在黑色素瘤2（AIM2）樣受體（ALRs）或PYRIN中缺失。當(dāng)檢測到特定的刺激，與傳感器相互作用并促進(jìn)ASC的低聚，形成斑點(diǎn)，并能聚集并激活炎性半胱天冬酶。
與FMF和CAPS相關(guān)的貧血常見的地中海熱（FMF）和冷卟啉相關(guān)周期性綜合征（CAPS）是由編碼炎性小體成分的基因的種系突變驅(qū)動(dòng)的兩種炎癥性疾病。FMF是常見的單基因自身炎癥性疾病，約有15萬名患者受到影響。超過60%的FMF患者出現(xiàn)貧血，貧血與鐵狀態(tài)有關(guān)，而不是與炎癥有關(guān)，以血漿IL-6濃度測定。
同樣，抗鐵性低色素性貧血也與CAPS有關(guān)。HSPCs中炎性小體的過度活化可通過促進(jìn)紅細(xì)胞生成來直接促進(jìn)貧血，這解釋了這些疾病通常的鐵難治性，但這仍有待進(jìn)行深入研究。
此外，釋放的ASC斑點(diǎn)能夠在CAPS小鼠模型中傳播炎癥，并且能在CAPS患者的血清中發(fā)現(xiàn)，但在FMF中沒有發(fā)現(xiàn)。因此，巨噬細(xì)胞衍生的ASC斑點(diǎn)可能被HSPCs吸收，激活其炎性小體，以紅細(xì)胞生成為代價(jià)進(jìn)一步增強(qiáng)骨髓生成，這可能解釋了與CAPS相關(guān)的耐鐵性貧血（參見臨床醫(yī)生角和懸而未決的問題）（圖2）。

圖2.(A)在這個(gè)模型中，主要基于斑馬魚的研究，巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞被招募到發(fā)炎的組織中，例如皮膚，在那里它們被不同的促炎信號激活。炎性小體的激活導(dǎo)致ASC斑點(diǎn)釋放到循環(huán)中。(B)血源斑點(diǎn)可以到達(dá)造血組織(哺乳動(dòng)物的骨髓和斑馬魚的腎骨髓)，被HSPCs或巨噬細(xì)胞吸收，激活其炎性小體，導(dǎo)致IL-1β/IL-18釋放，GATA1分裂，紅細(xì)胞生成減少，骨髓生成增加?？s略語:ASC，凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白，含CARD;造血干細(xì)胞，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞;IL,白介素。
長期以來，CASP1的自身蛋白分解被認(rèn)為是由其活性亞基p20和p10的鄰近性觸發(fā)的；然而，這一觀點(diǎn)近來受到了質(zhì)疑。作者在小鼠模型中證明，CASP1活性二聚體的優(yōu)勢種實(shí)際上是全長p46二聚體和一個(gè)瞬時(shí)種p33/p10。
此外，p33/p10在炎性小體大小和細(xì)胞類型的動(dòng)力學(xué)下發(fā)生了自動(dòng)處理，導(dǎo)致p20/p10物種的釋放變得不穩(wěn)定，蛋白酶活性終止。因此，炎癥小體也包含了內(nèi)在的自我限制機(jī)制，確保CASP1及時(shí)失活。
Caspase二聚和自身蛋白水解成熟導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-1β (IL-1β)和IL-18[25]的加工和分泌，并誘導(dǎo)一種稱為焦亡[18]的程序性細(xì)胞死亡形式。細(xì)胞焦亡導(dǎo)致膜完整性的喪失，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)內(nèi)容物釋放到細(xì)胞外液。IL-1β/18的釋放和焦亡都是由Gasdermin D(GSDMD)介導(dǎo)的。
除了在感染和炎癥中的作用外，炎性小體在維持基本細(xì)胞功能方面也很重要，如自噬、代謝、細(xì)胞增殖、基因轉(zhuǎn)錄和腫瘤發(fā)生。近來的研究結(jié)果也表明炎性小體在斑馬魚、小鼠和人類的造血調(diào)節(jié)中起著重要作用。這是相關(guān)的，因?yàn)椴皇芸刂频难仔孕◇w激活導(dǎo)致了某些人類自身免疫和代謝紊亂，強(qiáng)調(diào)了在生理和病理背景下更好地理解這一過程的重要性。

三、細(xì)胞型特異性炎性小體
中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞屬于髓系，起源于一種常見的粒細(xì)胞-單核細(xì)胞祖細(xì)胞（GMP），來源于造血干細(xì)胞的分化。
中性粒細(xì)胞是大多數(shù)哺乳動(dòng)物中豐富的循環(huán)白細(xì)胞（50–70%）來自骨髓（BM）的CXCL8、CXCL1和CXCL2趨化因子信號。以類似的方式，單核細(xì)胞在CCL2和CCL7信號通過CCR2從BM中釋放。隨后，它們被炎癥組織附近激活的內(nèi)皮發(fā)出的信號滲出[38–40]。在被稱為“危險(xiǎn)動(dòng)員”或“緊急造血”的過程中，中性粒細(xì)胞的產(chǎn)生在感染或炎癥期間增加，主要由造血細(xì)胞因子粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）觸發(fā)。
中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞炎性小體通過典型和非典型途徑感知感染和無菌性炎癥。這兩種細(xì)胞類型主要表達(dá)廣泛的NLR和ALRs，是很早參與炎癥過程的細(xì)胞(表1)。

表1. HSPCs、紅系祖細(xì)胞和成熟髓系細(xì)胞中主要典型炎性小體的組成和效應(yīng)功能(巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)a,b
盡管如此，這些細(xì)胞中的炎性小體之間存在差異，從而能夠復(fù)雜而特異地調(diào)控細(xì)胞過程。盡管它們的NOD-、LRR-和吡啉結(jié)構(gòu)域含蛋白3 (NLRP3)和NOD-、LRR-和CARD結(jié)構(gòu)域含蛋白4 (NLRC4)的表達(dá)量相似，但NLRP12在小鼠中性粒細(xì)胞中的表達(dá)量高于巨噬細(xì)胞。人巨噬細(xì)胞中NLRC4的激活是通過特定的革蘭氏陰性細(xì)菌成分進(jìn)行的。
巨噬細(xì)胞通過非ASC依賴的NLRC4信號或ASC依賴的NLRP3和AIM2炎性小體激活誘導(dǎo)焦亡，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)病原體的清除。盡管NLRC4或AIM2信號也在人和小鼠中性粒細(xì)胞中被觀察到，但它們似乎并不會(huì)導(dǎo)致焦亡。因此，嗜中性粒細(xì)胞對細(xì)菌的焦亡和細(xì)胞內(nèi)感染具有相當(dāng)?shù)牡挚沽Α?br />因此，它們也參與IL-1ß的持續(xù)釋放，從而擴(kuò)增中性粒細(xì)胞的招募和激活。
此外，當(dāng)人類中性粒細(xì)胞炎癥小體被典型激動(dòng)劑激活時(shí)，IL-1ß釋放，而不是IL-1α和IL-18，表明IL-1β和IL-18蛋白的釋放在人類中性粒細(xì)胞中有差異調(diào)控。
NLRP3炎癥小體參與炎癥和代謝紊亂以及宿主防御。雖然，它也存在于中性粒細(xì)胞中，但它的作用不同。中性粒細(xì)胞中的NLPR3信號通路只能通過可溶性激動(dòng)劑激活，但它可以被小鼠巨噬細(xì)胞中的可溶性和顆粒狀或晶體狀激動(dòng)劑觸發(fā)。
此外，NLRP3激活在巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞中導(dǎo)致不同的細(xì)胞結(jié)果。NLRP3/ casp1依賴和NLRP3/ casp8依賴的炎癥小體均可導(dǎo)致小鼠巨噬細(xì)胞的焦亡和凋亡，而中性粒細(xì)胞則不能。
關(guān)于造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞(HSPCs)，炎性小體的表達(dá)/激活很少受到關(guān)注。然而，NLRP3和NLRP1炎性小體的主要組成部分的編碼基因，包括NLRP3、ASC和CASP1，在人和小鼠HSPCs中都有表達(dá)。同樣，斑馬魚胚胎中新生的HSPCs也被報(bào)道表達(dá)ASC。因此，每種細(xì)胞類型顯示不同的炎性小體成分、激活機(jī)制和效應(yīng)功能。
四、疾病中的炎性小體：
來自小鼠模型的大量數(shù)據(jù)及人類臨床數(shù)據(jù)的支持，強(qiáng)烈支持炎性小體在疾病的起始和/或進(jìn)展中的作用，并對公共衛(wèi)生產(chǎn)生強(qiáng)烈影響;這些包括某些代謝紊亂和神經(jīng)退行性疾病。
然而，支持炎癥小體在人類病理學(xué)中起關(guān)鍵作用的強(qiáng)有力的證據(jù)來自各種疾病的眾多遺傳關(guān)聯(lián)研究，與它們在炎癥和組織修復(fù)調(diào)節(jié)中的重要性一致。
令人信服的證據(jù)來自炎癥小體傳感器MEFV (PYRIN編碼)、NLRP3和NLRP1編碼氨基酸的點(diǎn)突變，它們分別導(dǎo)致家族性地中海熱(FMF)、冷PYRIN相關(guān)周期性綜合征(CAPS)以及皮膚炎癥和癌癥易感綜合征。凸顯了這些蛋白的臨床意義。
此外，近來的兩項(xiàng)研究表明，慢性炎癥性疾病(如慢性阻塞性肺疾病(COPD)和慢性阻塞性肺疾病(CAPS))患者的血清中存在ASC斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)可能被認(rèn)為是活動(dòng)性疾病的生物標(biāo)志物。據(jù)推測，細(xì)胞外斑點(diǎn)可能也有助于擴(kuò)大炎癥，以及嗜中性粒細(xì)胞和貧血的人類慢性炎癥疾病，如這些;他們可能通過改變HSPCs的紅髓系命運(yùn)來達(dá)到這一目的，但這仍有待證實(shí)(圖2)。
從另一個(gè)角度來看，動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中中性粒細(xì)胞的存在與這些斑塊的不穩(wěn)定性和動(dòng)脈粥樣硬化的不良預(yù)后有關(guān)，這種不穩(wěn)定性也與中性粒細(xì)胞胞捕獲網(wǎng)(NETs)的形成和炎性小體的激活有關(guān)，因?yàn)镹ETs已經(jīng)在人和小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化病變和動(dòng)脈血栓中檢測到，并且可以誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞、抗原提呈細(xì)胞和血小板的激活。
此外，兩種類型的細(xì)胞死亡，即焦亡和網(wǎng)狀增生，都需要GSDMD的切割；然而，小鼠中性粒細(xì)胞利用炎性小體依賴機(jī)制來切割GSDMD并激活網(wǎng)狀增生，人類中性粒細(xì)胞卻利用中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
總之，這些觀察表明，慢性激活的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞炎性小體可以破壞體內(nèi)平衡，并可能導(dǎo)致炎癥性疾病;因此，炎性小體可能是在各種病理中恢復(fù)體內(nèi)平衡的有希望的治療靶點(diǎn)，但這顯然仍有待進(jìn)一步研究。

五、斑馬魚:研究造血和炎癥的*模型
斑馬魚已經(jīng)成為許多生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的特殊模式生物。
它是一種具有無脊椎動(dòng)物(例如果蠅和線蟲)主要優(yōu)勢的脊椎動(dòng)物模型，包括:
(1)繁殖力高(每只雌蟲每周可獲得200 - 300個(gè)卵)，胚胎發(fā)育迅速且外化;
(2)胚胎是透明的，可以利用光學(xué)和熒光方法在組織和器官中發(fā)育和追蹤其細(xì)胞;
(3)該動(dòng)物適合進(jìn)行高通量化學(xué)和遺傳篩選。
此外，其基因組已被*測序，其70%的基因與人類相同，其中高達(dá)82%的基因已知與人類疾病相關(guān)/致病。這種高度的遺傳同源性允許轉(zhuǎn)基因研究與人類基因，并在體內(nèi)研究基因調(diào)控和功能。
斑馬魚被用作研究造血的研究模型，雖然斑馬魚的造血功能發(fā)生在不同于其他脊椎動(dòng)物的部位(例如，斑馬魚造血干細(xì)胞駐留在腎骨髓中)，但控制造血功能的遺傳程序是保守的。
斑馬魚與包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物之間的關(guān)系，使斑馬魚成為臨床相關(guān)模型系統(tǒng)。前面提到的優(yōu)點(diǎn)，加上詳細(xì)的基因組數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，使得該模型可以使用一系列基因方法來研究各種血液疾病，如先天性和獲得性貧血、中性粒細(xì)胞和白血病。斑馬魚在免疫、炎癥和感染領(lǐng)域也鞏固了其作為*動(dòng)物模型的地位。它有助于提高我們對人類感染的認(rèn)識，例如很難在哺乳動(dòng)物體內(nèi)建模的結(jié)核病。
此外，斑馬魚早期生命階段的光學(xué)透明性為研究體內(nèi)炎癥小體的激活和動(dòng)力學(xué)提供可能性。
胚胎中獲得(mRNA)和功能喪失實(shí)驗(yàn)[morpholinos，轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)核酸酶(TALEN)和CRISPR-Cas技術(shù)]相對簡單，可以研究特定分子的作用，包括參與炎癥小體的分子，利用不同的刺激物和病原體可以更好地解釋這些作用。
此外，斑馬魚還可以分析和可視化不同類型的免疫細(xì)胞，包括中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞;事實(shí)上，炎癥小體的組裝已經(jīng)通過轉(zhuǎn)基因斑馬魚系進(jìn)行了研究，這些斑馬魚系要么已經(jīng)可用，要么容易產(chǎn)生。在眾多可用于研究造血和炎癥小體的轉(zhuǎn)基因系中，需要提到(圖3):Tg(mpx:eGFP)和Tg(lyz:dsRed)，它們分別表達(dá)由中性粒細(xì)胞特異性啟動(dòng)子髓過氧化物酶和溶菌酶驅(qū)動(dòng)的熒光eGFP或dsRed;Tg(mpeg1:eGFP)，由mpeg1啟動(dòng)子激活的標(biāo)記巨噬細(xì)胞;Tg(lcr:eGFP)，由球蛋白調(diào)控序列驅(qū)動(dòng)eGFP的表達(dá)，使紅細(xì)胞發(fā)出綠色熒光。
此外，另外兩個(gè)系也可用于研究紅細(xì)胞生成:Tg(gata1:DsRed)，這可以使紅細(xì)胞可視化，因?yàn)樗鼈儽磉_(dá)由gata1啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的DsRed;Tg(runx1:GAL4)及其標(biāo)記的HSPCs。
基因敲入系Tg(asc:asc- egfp)允許炎癥小體組裝的實(shí)時(shí)單細(xì)胞可視化，而基因敲入系Tg(uas:ascΔCARD-eGFP)和Tg(uas:gpb4)可以分別抑制或激活特定細(xì)胞類型的炎癥小體。

圖3. 斑馬魚轉(zhuǎn)基因系在炎癥和炎性小體在造血中的研究。使用這些細(xì)胞系可以實(shí)現(xiàn)特定的造血細(xì)胞類型和炎癥小體組裝的實(shí)時(shí)可視化?；瘜W(xué)和遺傳篩選方法也適用于斑馬魚，在高通量篩選和體內(nèi)成像方面具有無脊椎動(dòng)物模型的某些優(yōu)勢，如高繁殖力、光學(xué)透明度、快速和外部發(fā)展等。縮略語:ASC，凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白，含CARD;造血干細(xì)胞，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞;PYD，吡喃結(jié)構(gòu)域;UAS，上游激活序列。
特異性啟動(dòng)子分別為髓過氧化物酶和溶菌酶;Tg(mpeg1:eGFP)，由mpeg1啟動(dòng)子激活的標(biāo)記巨噬細(xì)胞;Tg(lcr:eGFP)，由球蛋白調(diào)控序列驅(qū)動(dòng)eGFP的表達(dá)，使紅細(xì)胞發(fā)出綠色熒光。
此外，另外兩個(gè)系也可用于研究紅細(xì)胞生成:Tg(gata1:DsRed)，這可以使紅細(xì)胞可視化，因?yàn)樗鼈儽磉_(dá)由gata1啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的DsRed;Tg(runx1:GAL4)及其標(biāo)記的HSPCs。
突變系Tg(asc:asc- egfp)允許炎性小體組裝的實(shí)時(shí)單細(xì)胞可視化，而突變系Tg(uas:ascΔCARD-eGFP)和Tg(uas:gpb4)可以分別抑制或激活特定細(xì)胞類型的炎性小體。

六、斑馬魚模型闡明了炎性小體在造血中的重要性
如前所述，炎癥小體激活和造血之間的關(guān)系已被提出用于幾種醫(yī)療條件;例如，造血系統(tǒng)偏向與慢性炎癥疾病有關(guān)。
然而，其機(jī)制和信號通路尚不清楚。這方面的第一批證據(jù)之一是證明了人的GATA1在體外可以被許多caspases切割，而在人的紅細(xì)胞前體中可以被caspase-3在體內(nèi)切割。
此外，在小鼠HSPCs中Nlrp1a的激活引發(fā)了這些細(xì)胞的熱解死亡和白細(xì)胞減少，而在化療或病毒感染誘導(dǎo)的造血應(yīng)激期間，Nlrp1a的激活導(dǎo)致了長時(shí)間的細(xì)胞減少、骨髓發(fā)育不全和免疫抑制。此外，在嘌呤能信號、補(bǔ)體激活和G-CSF給藥過程中，theNLRP3炎癥小體對于從BM中釋放小鼠熱休克蛋白是必需的。
值得注意的是，小鼠移植實(shí)驗(yàn)表明，NLRP3敲除，無論是在HSPCs中還是在BM基質(zhì)細(xì)胞中，都會(huì)導(dǎo)致HSPC的歸位和移植受損。
此外，已發(fā)現(xiàn)NLRP3炎性小體在骨髓增生異常綜合征患者中驅(qū)動(dòng)克隆擴(kuò)增和細(xì)胞焦亡。因此，已經(jīng)證明，雖然典型炎性小體對于斑馬魚幼魚HSPC的出現(xiàn)是正常的，但它在兩個(gè)不同的水平的穩(wěn)態(tài)條件下自主調(diào)節(jié)HSPC的分化:紅髓細(xì)胞命運(yùn)決定和終末紅髓分化(圖1和表1)。
因此，不同炎性小體的遺傳抑制作用，例如Gbp4[Tg(uas:gpb4)]或ASC Tg(uas:ascΔCARD eGFP）和caspase a（Caspa）的藥理學(xué)抑制（斑馬魚的功能相當(dāng)于哺乳動(dòng)物的CASP1）導(dǎo)致中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞數(shù)量減少，同時(shí)伴隨著幼魚紅細(xì)胞數(shù)目的增加反之，通過mRNA注射強(qiáng)制同時(shí)表達(dá)ASC和Caspa，增加了中性粒細(xì)胞數(shù)量。
用甲硝唑前藥對中性粒細(xì)胞表達(dá)細(xì)菌硝基還原酶的幼魚進(jìn)行中性粒細(xì)胞消融實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)果;其中caspase-1 Caspa的藥理抑制*損害了消蝕后中性粒細(xì)胞的恢復(fù)。進(jìn)一步分析顯示Tg(runx1:GAL4)中HSPC的出現(xiàn)未受影響，提示炎性小體可調(diào)控HSPC分化。
機(jī)制上，炎性小體激活HSPCs導(dǎo)致Gata1蛋白數(shù)量減少，促進(jìn)骨髓生成，抑制紅細(xì)胞生成。這一機(jī)制似乎在進(jìn)化上是保守的，因?yàn)閬碜許PI1 eYFP和GATA1 mCherry的報(bào)告小鼠的HSCs中CASP1的藥理學(xué)抑制迅速增加了GATA1蛋白量，而不影響SPI1的蛋白量，導(dǎo)致以髓系分化為代價(jià)的紅系分化增加（圖1）。
此外，人紅白血病系K562的紅系分化也因抑制CASP1而受損，但CASP4不受影響，這表明典型炎性小體通過抑制GATA1蛋白的數(shù)量在紅系末端分化中發(fā)揮作用。體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)了重組人CASP1能夠在D300殘基處切割GATA1。
綜上所述，這些結(jié)果支持了這樣一種假設(shè)，即在HSPCs中，GATA1蛋白的數(shù)量由典型炎性小體微調(diào)，以調(diào)節(jié)紅髓決定，同時(shí)在紅髓祖細(xì)胞中，調(diào)節(jié)其終末分化。
此外，通過HSPC標(biāo)記物runx1/cmyb和Tg (cd41:eGFP)幼魚的整體原位雜交檢測，炎性小體和巨噬細(xì)胞來源的Il1b似乎是斑馬魚胚胎HSPC擴(kuò)增所必需的。然而，需要進(jìn)一步的研究來闡明在穩(wěn)態(tài)中激活HSPCs中的炎癥小體的信號，以及所涉及的炎性小體成分(見未解決的問題)。
GATA1和CASP1之間的這種密切關(guān)系在臨床水平上是相關(guān)的，因?yàn)樵煅档钠门c具有炎癥成分的疾病的較高發(fā)病率相關(guān)，如感染、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化、炎癥性腸病、腎臟和肺部疾病。自身免疫性疾病，神經(jīng)退行性疾病和某些癌癥這類疾病的一個(gè)例子是中性粒細(xì)胞性皮膚病，以中性粒細(xì)胞在患者多形性皮損中積累為特征。
一種缺乏絲氨酸肽酶抑制劑的斑馬魚系，Kunitz 1a型(Spint1a)，已被用作該疾病的模型，因?yàn)樗@示中性粒細(xì)胞增多、皮膚損傷和高皮膚中性粒細(xì)胞浸潤。因此，在這個(gè)模型中，使用CASP1/Caspa抑制劑Ac-YVAD-CMK抑制典型炎癥小體，可以恢復(fù)Gata1的數(shù)量并減少中性粒細(xì)胞的數(shù)量，盡管皮損和中性粒細(xì)胞浸潤都沒有影響(圖4)。
另一種典型炎癥小體抑制可能被認(rèn)為是有待進(jìn)一步探索的治療靶點(diǎn)的疾病是Diamond-Blackfan貧血(DBA)，這是一種遺傳性疾病，由于GATA1蛋白數(shù)量減少導(dǎo)致紅細(xì)胞生成受損。我們通過使用特定的morpholino減少Gata1的量來模擬斑馬魚的DBA。
在DBA模型中，Ac-YVAD-CHO對Caspa的抑制可以部分挽救貧血，并增加Gata1和降低Spi1蛋白的數(shù)量(圖4)。

圖4. 用于研究造血的斑馬魚疾病模型。在穩(wěn)態(tài)條件下，胚胎造血發(fā)生在受精后2-3天的尾側(cè)造血組織（CHT）（中圖）。Spint1a缺陷系（spint1ahi2217Tg/hi2217Tg）是研究與慢性炎癥相關(guān)的造血系統(tǒng)偏向的一個(gè)好的模型，因?yàn)樗苋菀子^察到中性粒細(xì)胞(左圖)。Gata1a變種動(dòng)物是一種可適應(yīng)的菱形-黑扇貧血模型。在這兩種模型中，抑制炎性小體可以挽救造血系統(tǒng)偏向。簡稱:造血干細(xì)胞，造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞。
總之，在這些斑馬魚疾病模型中，藥理抑制炎癥小體可以挽救中性粒細(xì)胞炎癥和貧血;這表明炎癥小體可以在某些慢性炎癥疾病和DBA的造血譜系偏差中發(fā)揮主要作用，至少是源于斑馬魚模型。盡管如此，這些發(fā)現(xiàn)確實(shí)值得進(jìn)一步關(guān)注，在某些情況下，為潛在的治療干預(yù)確定新的藥物靶點(diǎn)。

七、結(jié)論
斑馬魚模型在生物醫(yī)學(xué)研究中具有*的優(yōu)勢，在這里，我們討論了它與設(shè)計(jì)研究的相關(guān)性，以更好地理解炎性小體激活的作用和機(jī)制。慢性炎癥疾病模型的可用性，包括中性粒細(xì)胞性皮膚病和罕見疾病，如DBA，提供了一個(gè)優(yōu)秀和*的工具，以快速確定一些這些病理的新治療方法，而且，用于篩選臨床批準(zhǔn)的藥物庫，可能有助于相對快速地重新利用。
此外，功能*的CRISPR-Cas9技術(shù)可以快速產(chǎn)生候選致病突變，甚至可以在F0代進(jìn)行分析，而無需產(chǎn)生耗時(shí)的缺陷系，以確認(rèn)其致病性，并進(jìn)行靶向或先導(dǎo)藥物篩選。
必須找到參與造血的特異性炎性小體，為慢性炎癥疾病相關(guān)的造血系統(tǒng)偏向開發(fā)更特異性的治療方法(見突出問題)。在體內(nèi)追蹤造血細(xì)胞的可能性，以及可用的炎性小體，包括實(shí)時(shí)可視化其組裝的報(bào)告，可以使該模型與其他脊椎動(dòng)物模型互補(bǔ)，從而研究造血和炎癥之間的關(guān)系，特別是炎性小體與造血之間的關(guān)系。

參考資料：
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文丨Lola Rodríguez-Ruiz,Juan M. Lozano-Gil,Christophe Lachaud,Pablo Mesa-del-Castillo,María L.
Cayuela,3 Diana García-Moreno,Ana B. Pérez-Oliva and Victoriano Mulero
翻譯丨郭盟
DOI:Trends in Immunology, Month 2020