Siglec-14受体在人巨噬细胞上检测碳纳米管并引发炎症

碳纳米管(CNTs)已成为纳米技术领域的中流砥柱。近年来，碳纳米管在材料科学、电子学和医学领域寻找创新应用，引起了研究人员的广泛关注。然而，国际化学品秘书处(ChemSec)已经开始在可能被限制使用的化学品的“立即替代!”数据库中标记碳纳米管。事实上，由于碳纳米管在性质上的持久性和对人类的潜在毒性，ChemSec提出迫切需要对碳纳米管对人类健康的风险进行充分评估。

在进入体内后，就像石棉一样，CNT被免疫系统瞄准并优先被巨噬细胞吞噬。随之而来的炎症反应 - 涉及炎症小体和白细胞介素-1β(IL-1β)分泌 - 可以进展为慢性炎症，纤维化，甚至间皮瘤，如啮齿动物模型所示。不幸的是，人类巨噬细胞如何识别碳纳米管仍然是一个谜。

现在，日本的一组研究人员发现细胞外受体，即唾液酸免疫球蛋白样结合凝集素(Siglec)-5和-14，参与人类巨噬细胞对CNT的识别。该团队包括立命馆大学的Masafumi Nakayama教授，他们以他们之前的工作为基础，证实了小鼠T细胞粘蛋白免疫球蛋白4(Tim4)受体如何通过芳香 - 芳香界面与CNT结合。

这项研究的结果已发表在Nature Nanotechnology上。“我们假设芳香族簇对于CNT识别至关重要。但当时，Tim4受体在人类巨噬细胞的CNT吞噬中发挥作用并不明显，“Nakayama教授谈到他研究的动机时说。

该小组使用基于三维蛋白质结构的计算机筛选和Siglec-14受体的体外位表达来验证芳香环如何促进Siglec-CNT相互作用。通过分子动力学模拟，研究小组发现了芳香族残基在Siglec-5和CNTs细胞外环上的相互作用。另一方面，他们发现Siglec-14启动了CNT的脾酪氨酸激酶(Syk)途径依赖性吞噬作用和巨噬细胞释放IL-1β。在表达人Siglec-14的小鼠巨噬细胞中，CNT的检测得到增强，重要的是，研究小组注意到这种相互作用大大加剧了肺部炎症。

最后，药物fostamatinib是一种Syk抑制剂，被认为可以阻断Siglec-14介导的促炎信号级联反应。“这是一个令人鼓舞的结果，因为这种药物可以克服CNT诱导的炎症，”Nakayama教授在阐述团队工作的重要性时说。

虽然该团队对他们的突破感到兴奋，但他们谨慎地注意到这些发现并不意味着碳纳米管具有类似石棉的毒性。估计碳纳米管的毒性将取决于许多其他变量：暴露途径、接受的碳纳米管剂量以及所涉及的碳纳米管的大小和形状。在这个阶段，需要更详细的研究来准确衡量对人类构成的风险。

然而，Nakayama教授很自豪地知道他的团队已经为帮助开发更安全的CNT奠定了基础。他总结说：“即使CNTs可能引起炎症性疾病，我们的研究结果也将有助于开发新的疗法，如抗Siglec-14单克隆抗体和fostamatinib，以预防这种情况。

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