学术动态
武宁团队《Nat Immunol》发现细胞膜脂非对称性调控中性粒细胞胞外捕捉网形成新机制
作者：武宁 来源自：中国免疫学会 点击数：138 发布时间：2026-05-19
2026年3月4日，武宁教授团队在 《自然·免疫学》（Nature Immunology） 杂志在线发表了题为“Lipid asymmetry disruption by XKR8 orchestrates neutrophil extracellular trap formation and inhibits fungal infection”的研究论文。该研究首次系统地阐述了膜蛋白XKR8作为中性粒细胞胞外捕捉网（NETs）形成的“中央枢纽”，其通过调控NETs形成过程中的细胞膜磷脂的非对称性改变，进而激活细胞膜上的机械力敏感钙通道，最终促进NETs形成的全新机制。这一发现不仅揭示了XKR8介导的细胞膜非对称性改变在NETs形成过程中的关键调控作用，更为真菌感染、急性肺损伤和自身免疫疾病的治疗提供了全新的靶点。
中性粒细胞作为人外周血内含量最为丰富的白细胞种类，在机体抵抗病原体入侵的过程中发挥重要作用。NETs作为中性粒细胞抗菌的重要方式之一，表现为中性粒细胞在受到刺激后，将自身染色体DNA解聚与髓过氧化物酶（MPO）、中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）等抗菌蛋白结合并释放到细胞外，形成网状结构，以捕获并杀死病原微生物。然而，过度的NETs形成与多种疾病密切相关。目前，领域内对于为何多种多样的外源性刺激均能导致中性粒细胞产生相同的命运决定-形成NETs仍不清楚。因此，全面研究并解析NETs形成的分子调控机制不仅有助于深入理解NETs形成的细胞与分子过程，同时也为治疗NETs相关疾病提供新的思路。
为了解决这一问题，研究人员首先从人外周血以及小鼠骨髓纯化中性粒细胞，使用经典的NETs诱导剂佛波酯（PMA）进行诱导。通过流式细胞术以及激光共聚焦显微成像技术，研究人员发现，在NETs形成之前，中性粒细胞胞膜非对称性发生了显著改变，表现为磷脂酰丝氨酸（PS）外翻增加。利用Tmem16f以及Xkr8全身性敲除小鼠，发现在缺失XKR8后，PMA诱导NETs形成过程中PS外翻几乎完全被抑制，而敲除TMEM16F则无此现象。更重要的是，XKR8敲除的中性粒细胞在受到经典的化学诱导剂（包括PMA，A23187，LPS等）以及生理性病原体（如白色念珠菌，李斯特菌，金黄色葡萄球菌等）刺激时，形成NETs的能力均受到了显著抑制。
XKR8最初被发现是作为细胞凋亡过程中被Caspase-3剪切活化的磷脂搅乱酶，介导细胞凋亡过程中的PS外翻。研究人员通过Western Blot，活化的Caspase-3免疫荧光染色等实验证实了在PMA诱导NETs形成早期存在Caspased-3的活化。随后团队构建XKR8 2DA点突变（Caspase-3剪切位点突变）敲入小鼠，以及过表达2DA突变体的HL-60细胞系，发现2DA点突变阻断XKR8的活化以及下游PS外翻，并显著抑制了NETs的形成，表明在NET形成过程中活化的Caspase-3剪切并激活XKR8，进而引发细胞膜脂质非对称性改变。为探究下游信号传导机制，研究人员钙离子螯合剂EGTA或BAPTA-AM处理细胞，发现在起始阶段可以完全阻断NETs的形成，但刺激后的3小时（PS外翻已经发生）再加入钙离子螯合剂，则不能抑制NETs形成。进一步通过荧光寿命成像技术结合膜张力探针Flipper-TR检测，证实了发生PS外翻的中性粒细胞膜张力显著改变。随后研究人员通过小分子抑制剂以及基因敲除技术筛选并鉴定出细胞膜上TRPV2，TRPC3，Piezo1，TRPV4等机械力敏感钙通道在NETs形成过程中发挥重要作用。因此，XKR8通过细胞膜脂非对称性改变，连接了上游多种刺激信号与下游钙信号，作为关键信号节点，促进NETs的形成。
此外，研究人员在XKR8敲除小鼠及2DA点突变敲入小鼠上构建了急性肺损伤模型、类风湿性关节炎模型以及白色念珠菌感染模型。结果表明，XKR8缺失减轻了急性肺损伤中肺部炎症损伤以及关节炎模型中的炎症损伤。这可能是由于XKR8缺失导致NETs形成受损。相反，在真菌感染模型中，敲除了XKR8或者敲入2DA点突变XKR8均表现出了感染加重的情况。同时，研究人员对XKR8 KO小鼠给予TRPV4激动剂GSK1016790A可很大程度上恢复其抗白念感染的能力。上述发现表明XKR8在NETs相关疾病中发挥重要作用。
安徽医科大学临床免疫学研究所，华中科技大学同济医学院基础医学院免疫学系武宁教授，武汉大学中南医院刘争教授以及安徽医科大学第二附属医院胡伟教授为本文共同通讯作者。安徽医科大学临床免疫研究所，华中科技大学同济医学院基础医学院免疫学系博士研究生刘伟香、平杰铭以及华中科技大学同济医学院附属同济医院硕士研究生邓立山为本文共同第一作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-026-02456-z
中性粒细胞作为人外周血内含量最为丰富的白细胞种类，在机体抵抗病原体入侵的过程中发挥重要作用。NETs作为中性粒细胞抗菌的重要方式之一，表现为中性粒细胞在受到刺激后，将自身染色体DNA解聚与髓过氧化物酶（MPO）、中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）等抗菌蛋白结合并释放到细胞外，形成网状结构，以捕获并杀死病原微生物。然而，过度的NETs形成与多种疾病密切相关。目前，领域内对于为何多种多样的外源性刺激均能导致中性粒细胞产生相同的命运决定-形成NETs仍不清楚。因此，全面研究并解析NETs形成的分子调控机制不仅有助于深入理解NETs形成的细胞与分子过程，同时也为治疗NETs相关疾病提供新的思路。
为了解决这一问题，研究人员首先从人外周血以及小鼠骨髓纯化中性粒细胞，使用经典的NETs诱导剂佛波酯（PMA）进行诱导。通过流式细胞术以及激光共聚焦显微成像技术，研究人员发现，在NETs形成之前，中性粒细胞胞膜非对称性发生了显著改变，表现为磷脂酰丝氨酸（PS）外翻增加。利用Tmem16f以及Xkr8全身性敲除小鼠，发现在缺失XKR8后，PMA诱导NETs形成过程中PS外翻几乎完全被抑制，而敲除TMEM16F则无此现象。更重要的是，XKR8敲除的中性粒细胞在受到经典的化学诱导剂（包括PMA，A23187，LPS等）以及生理性病原体（如白色念珠菌，李斯特菌，金黄色葡萄球菌等）刺激时，形成NETs的能力均受到了显著抑制。
XKR8最初被发现是作为细胞凋亡过程中被Caspase-3剪切活化的磷脂搅乱酶，介导细胞凋亡过程中的PS外翻。研究人员通过Western Blot，活化的Caspase-3免疫荧光染色等实验证实了在PMA诱导NETs形成早期存在Caspased-3的活化。随后团队构建XKR8 2DA点突变（Caspase-3剪切位点突变）敲入小鼠，以及过表达2DA突变体的HL-60细胞系，发现2DA点突变阻断XKR8的活化以及下游PS外翻，并显著抑制了NETs的形成，表明在NET形成过程中活化的Caspase-3剪切并激活XKR8，进而引发细胞膜脂质非对称性改变。为探究下游信号传导机制，研究人员钙离子螯合剂EGTA或BAPTA-AM处理细胞，发现在起始阶段可以完全阻断NETs的形成，但刺激后的3小时（PS外翻已经发生）再加入钙离子螯合剂，则不能抑制NETs形成。进一步通过荧光寿命成像技术结合膜张力探针Flipper-TR检测，证实了发生PS外翻的中性粒细胞膜张力显著改变。随后研究人员通过小分子抑制剂以及基因敲除技术筛选并鉴定出细胞膜上TRPV2，TRPC3，Piezo1，TRPV4等机械力敏感钙通道在NETs形成过程中发挥重要作用。因此，XKR8通过细胞膜脂非对称性改变，连接了上游多种刺激信号与下游钙信号，作为关键信号节点，促进NETs的形成。
此外，研究人员在XKR8敲除小鼠及2DA点突变敲入小鼠上构建了急性肺损伤模型、类风湿性关节炎模型以及白色念珠菌感染模型。结果表明，XKR8缺失减轻了急性肺损伤中肺部炎症损伤以及关节炎模型中的炎症损伤。这可能是由于XKR8缺失导致NETs形成受损。相反，在真菌感染模型中，敲除了XKR8或者敲入2DA点突变XKR8均表现出了感染加重的情况。同时，研究人员对XKR8 KO小鼠给予TRPV4激动剂GSK1016790A可很大程度上恢复其抗白念感染的能力。上述发现表明XKR8在NETs相关疾病中发挥重要作用。
安徽医科大学临床免疫学研究所，华中科技大学同济医学院基础医学院免疫学系武宁教授，武汉大学中南医院刘争教授以及安徽医科大学第二附属医院胡伟教授为本文共同通讯作者。安徽医科大学临床免疫研究所，华中科技大学同济医学院基础医学院免疫学系博士研究生刘伟香、平杰铭以及华中科技大学同济医学院附属同济医院硕士研究生邓立山为本文共同第一作者。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-026-02456-z