科学家与美因兹约翰古腾堡大学医学中心教授Bernd Kaina一起工作，第一次表明人血液中的某些循环细胞--也称为单核细胞--对活性氧（ROS）极敏感。他们也阐明了原因：ROS是氧的攻击性形式，它们是在氧化应激期间所产生，在各种疾病中起重要作用。
但是活性氧也是由免疫系统细胞在病原体的反应中自然产生的，尤其是巨噬细胞。巨噬细胞与树突细胞相似，由单核细胞产生，这发生在单核细胞离开血液进入组织之时。科学家们指出，巨噬细胞与树突细胞均能抵抗ROS，就如反对ROS的前体细胞一样，即单核细胞。美因兹研究小组将单核细胞的这种超敏属性归于明显存在于这些细胞中的DNA修复的多种缺陷。他们认为，这种现象背后存在一种调节免疫反应并防止过多的活性氧生产的精确机制，这正是首次观察到的。他们的工作已发表在领先的科学杂志《国家科学研究院学报》（ Proceedings of the National Academy of Sciences）上。
众所周知，电离辐射和癌症治疗药物的一种不良影响就是免疫系统损伤，即免疫系统停止正常运作。然而，目前还不清楚，免疫系统的哪一种细胞对辐射和化疗最敏感，哪一种细胞对对辐射和化疗具有抗性。"这正是我们在当前研究项目中解决的问题"， Bernd Kaina博士说，他是一名教授，也是美因兹大学医学中心毒理学研究所的所长，"我们能够证明，人类单核细胞对ROS超级敏感，而巨噬细胞和树突状细胞则对ROS具有抗性，这两种细胞通过细胞因子的成熟而衍生自单核细胞"。科学家们在暴露于在动脉粥样硬化中起作用的辐射、化学药物甚至是氧化低密度脂蛋白（oxLDL）后观察到单核细胞的这种极端敏感性。上面所有的因素导致细胞内活性氧的形成，它们损伤DNA，导致细胞死亡，甚至恶性转化。特异性免疫系统细胞，尤其是巨噬细胞，在对病原体入侵机体的反应中产生活性氧。理想情况下，一旦病原体被清除，活性氧的生产应该停止。也有必要限制活性氧产生的数量，因为这些也会在发炎组织损害健康细胞。事实上，慢性感染，其中活性氧是不断产生的，通常与增加的癌症易感性有关。
单核细胞为什么对活性氧反应如此敏感？Kaina的研究团队已成功地确定了单核细胞对氧化应激超级敏感的原因：单核细胞对它们的遗传物质不能修复紧接于ROS诱导损伤的DNA。这是因为这些细胞产生非常低水平的某些重要修复蛋白，它们在医学术语中也称XRCC1、ligase III、PARP-1和 DNA-PK。并在医学术语。"单核细胞实际上是有缺陷的，就2个重要的DNA修复系统来看，即碱基切除修复和DNA双链断裂修复"， Kaina解释到，"迄今为止，这种性质的一般修复缺陷已经观察到，它们既不在人体细胞内也不在体外实验系统中。"
Kaina教授推测，单核细胞中的修复缺陷在免疫反应的调节中发挥着重要作用：为防止发炎组织中巨噬细胞过度产生活性氧和免疫反应过度活动，单核细胞正如产生ROS的巨噬细胞的前体细胞一样，由于它们对ROS的极度敏感而遭受增强的、选择性的破坏。反过来，越少的单核细胞意味着越少的巨噬细胞及因此更低水平的ROS--总的来说是调节单核/巨噬细胞/树突状细胞系统的一个精确途径。这很明显有潜在的临床意义：特别在慢性炎症性疾病情况下，机体处于不平衡状态中，过量活性氧被产生，这导致健康细胞遗传物质的损伤，也是癌症发生的一个起作用的因素。这可能的，这种恶性循环被炎症组织中单核细胞的选择性清除所中断也是可能的。（生物谷bioon.com）
doi:10.1073/pnas.1111919109
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Human monocytes are severely impaired in base and DNA double-strand break repair that renders them vulnerable to oxidative stress
M. Bauer, M. Goldstein, M. Christmann, H. Becker, D. Heylmann, B. Kaina
Abstract Monocytes are key players in the immune system. Crossing the blood barrier, they infiltrate tissues and differentiate into (i) macrophages that fight off pathogens and (ii) dendritic cells (DCs) that activate the immune response. A hallmark of monocyte/macrophage activation is the generation of reactive oxygen species (ROS) as a defense against invading microorganisms. How monocytes, macrophages, and DCs in particular respond to ROS is largely unknown. Here we studied the sensitivity of primary human monocytes isolated from peripheral blood and compared them with macrophages and DCs derived from them by cytokine maturation following DNA damage induced by ROS. We show that monocytes are hypersensitive to ROS, undergoing excessive apoptosis. These cells exhibited a high yield of ROS-induced DNA single- and double-strand breaks and activation of the ATR-Chk1-ATM-Chk2-p53 pathway that led to Fas and caspase-8, -3, and -7 activation, whereas macrophages and DCs derived from them were protected. Monocytes are also hypersensitive to ionizing radiation and oxidized low-density lipoprotein. The remarkable sensitivity of monocytes to oxidative stress is caused by a lack of expression of the DNA repair proteins XRCC1, ligase IIIα, poly(ADP-ribose) polymerase-1, and catalytic subunit of DNA-dependent protein kinase (DNA-PKcs), causing a severe DNA repair defect that impacts base excision repair and double-strand break repair by nonhomologous end-joining. During maturation of monocytes into macrophages and DCs triggered by the cytokines GM-CSF and IL-4, these proteins become up-regulated, making macrophages and DCs repair-competent and ROS-resistant. We propose that impaired DNA repair in monocytes plays a role in the regulation of the monocyte/macrophage/DC system following ROS exposure.
