Ninj1-KO 基因敲除小鼠

NINJ1，也称为Nerve Injury-Induced Protein 1，是一种细胞表面蛋白，含有两个跨膜区域。NINJ1在细胞凋亡、坏死和焦亡等细胞死亡过程中发挥重要作用。在细胞死亡过程中，细胞膜破裂（Plasma Membrane Rupture，PMR）是最终的关键事件，它释放细胞内的损伤相关分子模式（Damage-Associated Molecular Patterns，DAMPs），从而触发炎症反应。然而，细胞死亡相关的PMR的机制长期以来被认为是被动发生的。最新的研究表明，NINJ1在PMR的诱导中起着至关重要的作用[1]。在随机突变小鼠中进行的前向遗传筛选将NINJ1与PMR联系起来。Ninj1-/-巨噬细胞在多种诱导因子如细胞焦亡、坏死和凋亡的诱导下表现出受损的PMR，并且无法释放包括HMGB1（一种已知的DAMP）和LDH（PMR的标准测量指标）在内的多种细胞内蛋白。Ninj1-/-巨噬细胞虽然死亡，但具有独特的持久性气球状形态，这是由于气泡状突起的分解缺陷造成的。Ninj1-/-小鼠比野生型小鼠更容易受到Citrobacter rodentium感染，这表明PMR在抗细菌宿主防御中发挥作用。机制上，NINJ1利用一个进化上保守的细胞外结构域进行寡聚化，随后引发PMR。NINJ1作为PMR介质的发现，颠覆了长期以来细胞死亡相关的PMR是被动事件的观念[1]。

研究表明，NINJ1的抑制可以减少组织损伤。在细胞经历焦亡或凋亡时，细胞膜破裂需要细胞表面蛋白NINJ1。细胞膜破裂释放出称为损伤相关分子模式（DAMPs）的促炎细胞质分子，从而激活免疫细胞。因此，抑制NINJ1和细胞膜破裂可以限制与过度细胞死亡相关的炎症。研究人员描述了一种抗NINJ1的单克隆抗体，它特异性地靶向小鼠NINJ1并阻止NINJ1的寡聚化，从而防止细胞膜破裂。电子显微镜研究显示，这种抗体可以防止NINJ1形成寡聚体丝状结构。在小鼠中，抑制NINJ1或Ninj1缺陷可以减轻由TNF、D-半乳糖胺、刀豆素A、Jo2抗Fas激动剂抗体或缺血再灌注损伤引起的肝细胞膜破裂。相应地，血清中的乳酸脱氢酶、肝脏酶丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶以及DAMPs白介素18和HMGB1水平降低。此外，在肝脏缺血再灌注损伤模型中，中性粒细胞浸润也减少。这些数据表明，NINJ1介导了与异常肝细胞死亡相关的疾病中的细胞膜破裂和炎症[2]。

可溶性Ninjurin-1的抗炎作用可以减轻动脉粥样硬化。巨噬细胞产生许多与炎症相关的分子，这些分子通过基质金属蛋白酶释放，如粘附分子和细胞因子，它们在动脉粥样硬化中起着至关重要的作用。在动脉粥样硬化的大动脉组织和冠状动脉疾病患者的血清样本中评估了Ninj1的表达和动脉粥样硬化进展。还通过骨 marrow移植生成低密度脂蛋白受体缺陷（Ldlr-/-）小鼠，这些小鼠的骨髓来源细胞缺乏Ninj1，以评估Ninj1的功能影响。小鼠被喂食西方饮食5到23周，并检查动脉粥样硬化病变。通过用模拟可溶性Ninj1（sNinj1）的肽Ninj11-56（ML56）和Ninj126-37（PN12）处理巨噬细胞和小鼠，验证了Ninj1的抗炎作用。体内研究结果表明，主动脉巨噬细胞中Ninj1的表达与人类和小鼠动脉粥样硬化病变的程度相关。Ninj1缺陷的巨噬细胞通过激活丝裂原活化蛋白激酶和抑制磷脂酰肌醇3激酶/Akt信号通路促进促炎基因表达。全身性和骨髓特异性Ninj1缺陷通过增加巨噬细胞介导的炎症，显著增加了动脉粥样硬化病变中的单核细胞募集和巨噬细胞积累。巨噬细胞Ninj1直接被基质金属蛋白酶9切割生成可溶性形式，该形式在体内外表现出抗动脉粥样硬化作用。用sNinj1模拟肽ML56和PN12处理人鼠经典活化的巨噬细胞，减少了促炎基因表达，从而抑制了动脉粥样硬化中单核细胞跨内皮迁移。此外，持续给予mPN12通过抑制动脉粥样硬化特征中增强的单核细胞募集和炎症，减轻了动脉粥样硬化，无论是否存在Ninj1。Ninj1是巨噬细胞中一种新的基质金属蛋白酶9底物，sNinj1是一种分泌的抗动脉粥样硬化蛋白，它调节巨噬细胞炎症和单核细胞募集在动脉粥样硬化中。此外，sNinj1介导的抗炎作用在人巨噬细胞中保守，并可能对人类动脉粥样硬化有贡献[3]。

NINJ1的二聚体自抑制可以防止细胞膜破裂。细胞死亡的溶细胞过程以细胞膜破裂结束，这会释放大量的细胞内分子来增强炎症反应。细胞膜破裂是由效应膜蛋白ninjurin-1（NINJ1）介导的，它通过其亲水面聚合并破坏膜[1-4]。NINJ1在稳态条件下是如何受到限制以确保细胞生存的仍然不清楚。研究人员描述了NINJ1抑制的分子基础。使用冷冻电子显微镜，确定了与新型纳米抗体Nb538结合的无活性状态小鼠NINJ1的结构。无活性NINJ1通过采用三螺旋构象形成面对面的同源二聚体，其中跨膜螺旋1（TM1）未扭曲，与TM1扭曲的活性构象2-4相反。因此，原代巨噬细胞中的内源性NINJ1在稳态条件下是一种二聚体。无活性二聚体隔离了NINJ1的膜破裂诱导亲水面，并阻止了邻近激活的NINJ1分子的TM1结合位点。细胞中的突变研究表明，无活性面对面二聚体的不稳定性导致NINJ1介导的细胞死亡，而面对面二聚体的稳定性抑制了NINJ1活性。此外，不稳定性突变导致自发TM1扭曲形成，这是NINJ1活化的标志。总的来说，这些数据表明，二聚体NINJ1通过跨膜自抑制来防止未受挑衅的细胞膜破裂和细胞死亡[4]。

NINJ1是多发性硬化症发病机制中的新参与者，也是潜在的疗法靶点。多发性硬化症（MS）是一种以脱髓鞘为特征的慢性中枢神经系统（CNS）炎症性疾病。目前MS的治疗方案主要集中在免疫抑制上，但其疗效有限。最近的研究表明，神经损伤诱导蛋白1（NINJ1）可能在MS发病机制中发挥作用。NINJ1是一种参与细胞死亡和炎症的蛋白质，可能通过增强血脑屏障的穿透性来促进炎症细胞的浸润和激活；增强细胞死亡过程中的细胞膜破裂，导致炎症介质的释放和组织进一步损伤。该综述探讨了NINJ1在MS中作用的证据。它讨论了NINJ1如何介导免疫细胞穿过血脑屏障的迁移，加剧神经炎症，并参与细胞膜破裂相关的损伤。最后，该综述检查了针对NINJ1的潜在治疗策略，以改善MS的管理[5]。

细胞死亡的控制在健康和疾病中至关重要。细胞凋亡、坏死和焦亡是消除过时、受损、感染和自反应细胞的遗传性编程细胞死亡机制。细胞凋亡以限制免疫细胞激活的方式分解细胞，而坏死和焦亡的裂解性死亡程序通过膜损伤的MLKL和气调蛋白分别释放促炎的细胞内内容物。细胞凋亡在哺乳动物发育过程中微调组织结构，促进组织稳态，对预防癌症和自身免疫性疾病至关重要。所有三种细胞死亡机制都被用来阻止病原体的传播。在小鼠中破坏细胞死亡信号传导的调节因子揭示了过度细胞死亡如何加剧急性或慢性炎症。在这里，研究人员回顾了在疾病背景下调节细胞死亡的策略。例如，BCL-2抑制剂venetoclax，一种凋亡诱导剂，已获批准用于治疗某些血液恶性肿瘤。相比之下，通过抑制RIPK1、NLRP3、GSDMD或NINJ1来限制促炎细胞死亡和/或从死亡细胞中释放大量促炎分子可能对炎症性疾病患者有益[6]。

综上所述，NINJ1在细胞死亡和炎症中发挥着重要作用，是细胞膜破裂的关键介质。NINJ1的发现为理解细胞死亡相关的炎症提供了新的视角，并为治疗与细胞死亡和炎症相关的疾病提供了潜在的靶点。研究表明，NINJ1的抑制可以减少组织损伤和炎症，表明NINJ1可能成为治疗炎症性疾病的重要靶点。此外，NINJ1在动脉粥样硬化、多发性硬化症等疾病中的作用也为这些疾病的治疗提供了新的思路。未来需要进一步研究NINJ1在细胞死亡和炎症中的具体机制，以及针对NINJ1的治疗策略的开发和应用。