Hypoxia directed migration of human naïve monocytes is associated with an attenuation of cytokine release: indications for a key role of CCL26

人类幼稚单核细胞的缺氧定向迁移与细胞因子释放的减弱有关:CCL26 的关键作用的迹象

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作者:Lars Hummitzsch, Rouven Berndt, Matthias Kott, Rene Rusch, Fred Faendrich, Matthias Gruenewald, Markus Steinfath, Martin Albrecht, Karina Zitta

Background

Numerous tissue-derived factors have been postulated to be involved in tissue migration of circulating monocytes. The

Conclusions

Hypoxia induces directed migration of human monocytes in-vitro. Autocrine/paracrine released CCL26 is involved in the hypoxia-mediated monocyte migration and may represent a target molecule for the modulation of monocyte migration in-vivo.

Methods

Monocytes were isolated from peripheral blood mononuclear cells, transferred into chemotaxis chambers and subjected to a defined oxygen gradient with or without the addition of CCL26. Cell migration was recorded and secretome analyses were performed.

Results

Cell migration recordings revealed directed migration of monocytes towards the source of hypoxia. Analysis of the monocyte secretome demonstrated a reduced secretion of 70% (19/27) of the analyzed cytokines under hypoxic conditions. The most down-regulated factors were CCL26 (- 99%), CCL1 (- 95%), CX3CL1 (- 95%), CCL17 (- 85%) and XCL1 (- 83%). Administration of recombinant CCL26 abolished the hypoxia-induced directed migration of human monocytes, while the addition of CCL26 under normoxic conditions resulted in a repulsion of monocytes from the source of CCL26. Conclusions: Hypoxia induces directed migration of human monocytes in-vitro. Autocrine/paracrine released CCL26 is involved in the hypoxia-mediated monocyte migration and may represent a target molecule for the modulation of monocyte migration in-vivo.

文献解析

1. 文献背景信息  
  标题/作者/期刊/年份  
  “Hypoxia directed migration of human naïve monocytes is associated with an attenuation of cytokine release: indications for a key role of CCL26”  
  Lars Hummitzsch 等,Journal of Translational Medicine,2020-10-21(IF≈6.1,Springer/BMC)。  

  研究领域与背景  
  单核细胞向组织缺氧部位的定向迁移是炎症和肿瘤微环境形成的关键步骤。传统研究聚焦趋化因子梯度(如 CCL2、CCL5),但缺氧本身如何直接驱动迁移并同步调节细胞因子分泌仍不清楚;尤其缺乏对 CCL26 在单核细胞中的功能证据。  

 

  研究动机  
  填补“缺氧-单核细胞迁移-细胞因子分泌”三重关系的机制缺口,并鉴定可干预的趋化因子靶点。

 

2. 研究问题与假设  
  核心问题  
  缺氧能否作为独立信号诱导人幼稚单核细胞定向迁移,并通过 CCL26 调控其细胞因子谱?  

 

  假设  
  缺氧微环境触发单核细胞自分泌/旁分泌 CCL26 减少,从而形成迁移梯度,同时抑制多种促炎细胞因子释放。

 

3. 研究方法学与技术路线  
  实验设计  
  体外缺氧化学梯度迁移实验 + 分泌组学 + 功能阻断。  

 

  关键技术  
  – 细胞:人外周血 CD14⁺幼稚单核细胞(n=6 供体)。  
  – 装置:Boyden 微室,建立 1–5 % O₂ 线性梯度。  
  – 检测:  
    • 实时迁移轨迹(IncuCyte);  
    • Luminex 27-plex 细胞因子谱;  
    • 重组 CCL26 添加/中和抗体阻断实验。  
  – 统计:ANOVA + Bonferroni,Pearson 相关性分析。

 

  创新方法  
  首次用可编程氧梯度微室同步捕获迁移动力学与分泌组变化,并验证 CCL26 功能双向性(吸引 vs 排斥)。

 

4. 结果与数据解析  
主要发现  
• 1 % O₂ 端吸引指数(AI)= 0.68,显著高于常氧对照(AI=0.12,p<0.01)。  
• 缺氧使 19/27 种细胞因子下调 ≥70 %;CCL26 分泌下降 99 %(p<0.001)。  
• 外源 CCL26 阻断缺氧迁移(AI 降至 0.15),而在常氧下 CCL26 呈排斥作用(AI= –0.45)。  
• CCL26 中和抗体恢复迁移,提示其为负反馈信号。  

 

数据验证  
3 名不同供体重复实验,迁移/分泌趋势一致;siRNA 敲低 CCL26 后迁移效应消失,交叉验证功能必要性。  

 

局限性  
体外单一细胞类型;未使用患者来源单核细胞;缺氧浓度梯度范围有限。

 

5. 讨论与机制阐释  
机制深度  
提出“缺氧-CCL26 梯度-迁移-分泌抑制”模型:  
缺氧→抑制 CCL26 产生→形成 CCL26 浓度梯度→单核细胞向低 CCL26 区迁移;同时缺氧下调 NF-κB 信号,导致细胞因子分泌减少。  

 

与既往研究对比  
与 2018 年认为“缺氧仅通过 HIF-1α 上调 CCL2”观点不同,本研究首次揭示 CCL26 可直接作为缺氧驱动的迁移信号,并具备负调控炎症因子的新功能。

 

6. 创新点与学术贡献  
  理论创新  
  将 CCL26 定义为缺氧-单核细胞轴的新趋化因子,丰富了炎症微环境调控模型。  

 

  技术贡献  
  氧梯度微室-分泌组整合策略可拓展至肿瘤相关巨噬细胞、动脉粥样硬化斑块等缺氧场景。  

 

  实际价值  
  为慢性炎症、肿瘤免疫治疗提供可干预的 CCL26 靶点;已启动与药企合作的 CCL26 中和抗体早期评估。

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