在系統性紅斑狼瘡患者中存在的一種獨特的促炎中性粒細胞亞群，稱為低密度粒細胞(LDGs)，已被認為在系統性紅斑狼瘡中發揮致病作用。
美國研究團隊在Annals of the Rheumatic Diseases（中科院JCR一區，IF：19.103 ）上發表了題為“Proteomic, biomechanical and functional analyses define neutrophil heterogeneity in systemic lupus erythematosus”的研究論文。本研究中采用蛋白質組學、磷酸化蛋白質組學、生物力學和功能分析揭示了系統性紅斑狼瘡(SLE)背景下的中性粒細胞的異質性。
蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學實驗設計
1. 紅斑狼瘡患者低密度粒細胞（SLE LDG，生物學重復n=5）；
2. 紅斑狼瘡患者正常密度中性粒細胞（SLE NDN，生物學重復n=5）；
3. 健康個體正常密度中性粒細胞（HC NDN，生物學重復n=5）；
4. fMLF（N-甲酰蛋氨酸亮氨酸-苯丙氨酸）刺激活化后的健康個體正常密度中性粒細胞（fMLF-Primed HC NDN，生物學重復n=5）。
研究結果
1. 系統性紅斑狼瘡和健康對照的中性粒細胞的差異蛋白表達譜
對四組樣本蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學結果進行分析：
（1）蛋白質組學：共鑒定出4109個蛋白，其中601個（14.6%）和685個（16.6%）蛋白分別僅在健康個體或SLE中性粒細胞中被鑒定出來。這與之前報道的中性粒細胞蛋白質組學結果相當。SLE LDG和NDN顯示出完全的蛋白質組重疊，盡管在蛋白質豐度上有較大的差異，270個蛋白高表達，60個蛋白低表達。在SLE和健康個體NDN共有的2823個蛋白中，304個存在表達水平的差異。fMLF活化和未刺激的健康個體NDN顯示完全的蛋白質組重疊。總的來說，許多蛋白質在健康個體或SLE中性粒細胞中是獨特存在的，蛋白質豐度在不同亞群之間有所不同，表明中性粒細胞蛋白質組存在異質性。
（2）磷酸化蛋白質組學：共鑒定到了在875個絲氨酸、蘇氨酸和/或酪氨酸殘基上磷酸化的蛋白質。在這些磷酸化蛋白中，48個（5.4%）和366個（41.8%）分別僅在健康個體NDN和SLE中性粒細胞中被鑒定到。在比較SLE LDG和NDN時，有95個磷酸化蛋白（11.5%）存在豐度差異，其中11個在SLE LDG中低表達，84個高表達。在fMLF活化和未受刺激的健康個體NDN中共有表達的509個磷酸化蛋白中，有167個（32.8%）存在豐度差異。在所有中性粒細胞共有的460個磷酸化蛋白中，有100個（21.7%）在健康個體和SLE NDN之間存在豐度差異。此外，在SLE LDG中鑒定到一個特有的磷酸化蛋白(pRSBN1L)。這些數據支持中性粒細胞磷酸化蛋白質組的異質性。
2. 低密度粒細胞（LDG）蛋白質組學的獨特特征
GO分析顯示，相對于健康對照，在紅斑狼瘡患者正常密度中性粒細胞（SLE NDN）中高表達的蛋白質富集于中性粒細胞激活網絡，并且一些與中性粒細胞激活相關的蛋白在SLE LDG中最為豐富。SLE患者的各種器官和細胞中高表達I型IFN刺激基因(ISGs)，很多蛋白在SLE LDG上調。總的來說，SLE中性粒細胞蛋白質組提示為激活狀態，而IFN相關蛋白特征與SLE LDG不同。
中性粒細胞的啟動/激活促進了與內皮細胞的相互作用。中性粒細胞亞群間粘附分子和整合素表達無差異。然而，調節中性粒細胞-內皮相互作用的磷酸化蛋白在fMLF活化的健康個體NDN中比在其他中性粒細胞亞群中更豐富。這表明SLE LDG/NDN和fMLF活化的健康個體NDN之間存在差異。
與SLE NDN相比，在SLE LDG中下調的蛋白與中性粒細胞脫顆粒相關，高表達的蛋白聚集在中性粒細胞激活、凝血、血小板和細胞內運輸網絡中。SLE LDG和NDN的差異磷酸化蛋白也與中性粒細胞激活和細胞內運輸有關。
SLE LDG是由CD10?（未成熟，低豐度）和CD10+（中度成熟，最豐富）亞群組成的異質類群。與CD10+ LDG和SLE NDN 相比，CD10? LDG中CEBPD和SPI1轉錄本的表達下調。對全體SLE LDG進行蛋白質組學分析，不同中性粒細胞亞群顯示了相似的SPI1蛋白豐度。大多數SLE LDG有多葉狀核，證實了中度成熟細胞代表最豐富的LDG亞群。
3. 細胞骨架相關蛋白在SLE LDG和NDN中表達不同
與SLE LDG中細胞骨架相關轉錄網絡增強的證據相一致，研究者發現與自體NDN相比，在SLE LDG中存在細胞骨架相關蛋白的表達上調。許多在LDG中差異表達的蛋白和/或磷酸化蛋白調節細胞內運輸。此外，研究者也評估了fMLF對健康個體NDN磷酸化蛋白質組的調節。fMLF活化的健康個體NDN中，許多差異磷酸化蛋白與細胞骨架組織相關。SLE LDG蛋白質組中存在細胞骨架相關網絡的上調，磷酸化蛋白質組學提示中性粒細胞亞群之間存在細胞骨架重組差異。這些發現促使研究者繼續開展了中性粒細胞生物力學特性的研究。
4. SLE LDG生物力學特性發生了改變
研究者對臨床上健康個體（HC，n=11）以及臨床靜息型(n=11)或活躍型SLE(n=4)患者外周血中的中性粒細胞的生物力學特性進行了檢測。來自健康個體和臨床靜息型SLE的中性粒細胞在生物力學上是相同的，而活躍型SLE的中性粒細胞有更大的面積、增強的變形能力和粗糙度。fMLF活化健康個體中性粒細胞也比未受刺激的中性粒細胞更大、更容易變形，并且其細胞表面明顯比其他未受刺激的中性粒細胞亞群更粗糙。總體來說，來自活躍型SLE患者的中性粒細胞表現出生物力學特性的改變和細胞膜擾動。
定量臨床靜息受試者，健康個體和SLE的 NDN是圓形和光滑的，而SLE LDG的細胞表面明顯更粗糙，且與年齡相關，但與其他臨床/人口統計學特征無關。在研究者開發一個微流控微血管模擬系統(MMM)，SLE LDG更多滯留在MMM中。總的來說，SLE LDG駐留在微血管網絡可能是由于細胞生物力學特性的內在變化，而不是由于特定的中性粒細胞-內皮相互作用。
研究總結
研究者通過比較了健康個體和系統性紅斑狼瘡患者（SLE）中性粒細胞之間以及SLE NDN（正常密度中性粒細胞）和LDG（低密度粒細胞）之間的蛋白質組學和磷酸化蛋白質組學差異。結果表明，與SLE NDN相比，SLE LDG中存在著與細胞骨架組織相關的蛋白的差異磷酸化，進而研究者關注了不同中性粒細胞的生物力學差異。SLE LDG的細胞表面比SLE和健康個體NDN的表面粗糙，提示膜擾動。SLE LDG沒有顯示出與內皮細胞結合的增加，但它們越來越多地駐留/被困在微血管網絡中，這可能與系統性紅斑狼瘡引起的器官損傷和小血管病變有重要的致病關聯。
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