USP11在急性移植物抗宿主疾病的发生和发展中起着关键作用：精准治疗的新目标

摘要：今天推荐的是由苏州大学附属第一医院血液科在2023年2月21日发表于Pharmacological Research（2021IF：10.3346，JCRQ1）的一篇文章，通讯作者是Xiaofei Qi教授，研究表明USP11在急性移植物抗宿主疾病的发生和发展

写在前面

今天推荐的是由苏州大学附属第一医院血液科在2023年2月21日发表于Pharmacological Research（2021IF：10.3346，JCRQ1）的一篇文章，通讯作者是Xiaofei Qi教授，研究表明USP11在急性移植物抗宿主疾病的发生和发展中起着关键作用：精准治疗的新目标。

研究背景

急性移植物抗宿主疾病（aGvHD）被认为是"细胞因子风暴"的结果。通过泛素化调控途径对细胞因子进行靶向治疗干预，可能为aGvHD治疗提供一种潜在的方法。

摘要部分

在这项研究中，研究人员发现USP11与患者的aGvHD有关。在aGvHD小鼠模型中，接受USP11 wt骨髓（BM）细胞的受体小鼠的结肠和肝脏受到的影响更严重，在捐赠者接受USP11抑制剂治疗或接受USP11 ko骨髓细胞后，情况有所缓解。在小鼠模型中，IL-6被确定为加速USP11诱导的非传染性疾病的主要影响因素。在细胞模型中，IL-6的mRNA转录受到USP11的影响。此外，USP11还通过影响IL-6的泛素化来抑制IL-6的降解。此外，USP11和IL-6之间的正相关关系在GvHD患者的样本中得到证实。总之，所有结果表明，USP11在胃肠道疾病的发生和发展中起着关键作用。USP11可能是治疗胃肠道疾病的一个潜在目标。

研究内容

1.USP11的表达水平与同种异体造血干细胞移植（Allo-HSCT）患者的aGvHD发展有关。

在RNA-seq数据库（GSE157280）和微阵列数据库（GSE75344）中，蛋白质泛素化途径在aGvHD患者中受到影响。研究人员重新分析了GSE157280数据集，证明在所有32个病例中，15名患者的USP11表达水平高，17名患者的USP11表达水平低。在USP11高表达组中，aGvHD发生的累积概率很高（P

小鼠GvHD模型的基因表达谱数据从NCBI基因表达总库（GEO）中获取，GSE16210。通过使用GEO2R在线分析工具，在GvHD和非GvHD之间共鉴定了13231个差异表达基因（DEGs）。这些DEGs中共包括48个DUBs（包含32个USP家族基因），USP11是在GvHD小鼠中高表达的DEGs之一。

图1.USP11的表达水平与aGvHD的发展有关

研究结论：这些结果表明，USP11的表达水平与发展中的aGvHD有关。

2.USP11促进体内aGvHD的发展

为了进一步探讨USP11对aGvHD发展的影响，研究人员建立一个aGvHDBALB/C小鼠模型，以USP11 ko小鼠作为供体，USP11 wt（USP11+/+C57BL/6）小鼠作为对照。无论用USP11 wt(USP11+/+)还是ko(USP11-/-)小鼠作为供体，骨髓移植（BMT）受体小鼠的存活时间都比单独用全身照射（TBI）治疗的小鼠长。此外，USP11 wt受体小鼠的存活时间明显短于USP11 ko受体小鼠（p

为了进一步探索这些发现的可能机制，研究人员通过对所有受体小鼠的肝脏和结肠组织进行免疫组化分析，检测CD8+T细胞（aGvHD的主要效应器）。与USP11 ko受体小鼠相比，USP11 wt受体小鼠的肝脏有明显的坏死，肝门附近的CD8+T细胞更多。此外，在USP11 wt受体小鼠的结肠上皮中，与USP11 ko受体小鼠相比，容易观察到CD8+T细胞。

图2.USP11的表达促进了GvHD的发展

研究结论：USP11的表达可能会促进体内胃肠疾病的发展。

3.骨髓细胞中的USP11在aGvHD发展过程中起着更重要的作用

由于供体小鼠的BM和SP细胞可用于移植建立aGvHD小鼠模型，研究人员使用具有不同USP11基因型的供体小鼠的BM和SP细胞衍生了aGvHD模型。用BMUSP11-/-+SPUSP-/-供体细胞移植的受体小鼠比用BMUSP11+/++SPUSP+/+和BMUSP11+/++SPUSP-/-细胞移植的小鼠存活时间更长（P

接下来，研究人员检查了所有受体小鼠靶器官的组织病理学损伤情况。所有BMT小鼠的皮肤没有明显差异。相反，无论与SPUSP11+/+或SPUSP11-/-细胞共同移植，接受BMUSP11+/+细胞移植的小鼠的结肠和肝脏都出现了更严重的损伤。然而，在相同BM背景加上SPUSP11+/+和SPUSP11-/-的受体组之间，观察到类似程度的损害。

此外，研究人员检查了供体小鼠SP中最常见的免疫细胞的分布。USP11+/+和USP11-/-小鼠之间的CD4+T细胞、CD8+T细胞、CD4+/CD8+T细胞、Treg细胞、Th1细胞、Th2细胞和Th1/Th2细胞的数量没有差异。

图3.骨髓细胞中的USP11在aGvHD的发展中起着更重要的作用

研究结论：尽管不能排除供体SP细胞中的USP11的影响，但供体BM细胞中的USP11表达在agvHD发展中起着更重要的作用。

4.靶向抑制USP11可缓解体内的aGvHD

基于研究人员发现USP11可能促进aGvHD的发展，并且USP11在供体BM细胞中的表达在aGvHD的发展中起着更重要的作用，研究人员采用了米托蒽醌--这是FDA批准的治疗急性骨髓性白血病（AML）和前列腺癌的药物，为了排除SP细胞的影响，所有的小鼠除了移植供体小鼠的BM细胞外，还移植了USP11+/+的SP细胞来建立aGvHD模型。与移植USP11-/-BM细胞的受体小鼠一样，移植经米托蒽醌处理的USP11 wtBM细胞的受体小鼠比移植未经米托蒽醌处理的USP11 wtBM细胞的小鼠寿命更长。用米托蒽醌处理过的USP11 wtBM细胞移植的受体，其GvHD指数评分也有所下降。组织病理学染色表明，用米托蒽醌处理的USP11 wtBM细胞移植受体小鼠时，结肠和肝脏的损伤程度下降。此外，研究人员证明，与移植USP11+/+BM细胞而不经米托蒽醌处理的受体相比，BM、外周血单核细胞（PBMC）和结肠中的CD4+/CD8+T细胞比率没有变化，但在BMT后14天内移植USP11 ko或米托蒽醌处理的USP11+/+BM细胞的受体的肝脏中却有所增加。

图4.米托蒽醌可以抑制USP11在小鼠身上诱发的非传染性疾病

研究结论：米托蒽醌对USP11的靶向抑制可以减轻小鼠的抗缺血性疾病的发生。

5.IL-6在体内介导USP11调节的aGvHD

为了揭示USP11诱导的aGvHD的机制，研究人员首先检查了USP11 ko和USP11 wt受体小鼠的骨髓和SP的造血重建情况。无论受体是用USP11 wt还是USP11 ko细胞移植，BMT后14天后小鼠的嵌合度都在95%以上。白细胞（WBC）计数都达到了高于1×109/L的数值。两组之间没有发现差异。这些结果表明，BMT后的造血重建没有受到BMT移植物中USP11表达的显著影响。

然后，用细胞计数珠阵列（CBA）试剂盒检查受体小鼠血清中的炎症细胞因子。在BMT后第14天，IL-6、TRAC和MDC在USP11+/+受体小鼠中较高。两组之间的TGF-β1和G-CSF水平相当，而所有样本的血清IL-10水平都低于检测极限（15.65pg/mL）。研究人员通过ELISA试剂盒在受体小鼠的肝脏和结肠中证实了这些结果，并检测到TRAC和MDC的水平没有差异。USP11+/+受体小鼠的血清IL-6水平为120±17pg/mL，明显高于USP11-/-受体小鼠（96±2pg/mL）（p

为了确定最重要的调节因素，研究人员建立了一个LPS刺激的小鼠模型来模仿aGvHD中发生的细胞因子风暴。在USP11+/+和USP11-/-小鼠之间，IL-17的mRNA和蛋白水平在LPS处理或不处理时都没有差异。关于IL-6蛋白，在LPS刺激前、LPS处理后1小时和2小时，USP+/+和USP-/-小鼠的血清中没有发现差异。然而，与USP-/-小鼠相比，在LPS刺激前、LPS处理后1小时和12小时，USP11+/+小鼠的PBMC细胞中IL-6 mRNA的水平更高（P

在mitoxantrone处理的模型中，在USP11 wtBM受体小鼠的血清和肝脏中检测到IL-6水平增加，而移植USP11-/-BM（p

图5.IL-6在促进USP11诱导的非传染性疾病方面发挥了主要作用

研究结论：IL-6在促进USP11诱导的非传染性疾病方面发挥了主要作用。

6.USP11影响IL-6的转录和降解

在LPS处理的模型中，USP11促进了IL-6的转录并抑制了IL-6的降解。在此，研究人员采用了一个细胞模型来进行进一步验证。过量表达的USP11能够增加IL-6 mRNA和蛋白质的表达，而USP11敲低导致293T细胞中IL-6 mRNA和蛋白质的水平下降。在LPS处理的单核细胞系THP-1中，当USP11被敲低时，IL-6 mRNA的表达减少。然而，无论USP11是否被击倒，p65的表达都相似。此外，米托蒽醌处理也导致体外的IL-6 mRNA减少。然而，NF-κB在细胞核中增加，而IL-1和TNF-α在米托蒽醌处理后略有增加。这些结果表明，USP11可以影响IL-6的转录，但在研究人员的模型中主要不是通过NF-κB途径。

接下来，研究人员研究了USP11对IL-6泛素化的影响，发现过量表达的USP11会在体外消耗泛素化的IL-6。此外，研究人员注意到，当IL-6的转录被放线菌素抑制时，在USP11过表达的细胞中仍有更多的IL-6蛋白。相反，在USP11敲低的细胞中检测到IL-6明显减少。这些结果意味着USP11可以抑制IL-6的泛素化，从而影响其蛋白降解，这与公共数据库GSE73809和GSE56495的信息一致，在所有GvHD患者中，USP11表达与IL-6显示出正相关的趋势。