吞噬细胞活化氧产生的机制和调控

Phagocytes such as neutrophils and macrophages are important components of the innate immune system. They are also the primary means of host defense against bacteria and fungi. These cells possess chemotactic and migratory capabilities, can capture invading bacteria, and are able to release granule enzymes and toxic oxygen radicals that kill the captured microorganisms. However, when activated inappropriately, these bactericidal functions may act on the host and cause tissue injury commonly seen in inflammatory diseases. This project will investigate the mechanisms underlying neutrophil activation and superoxide production, with a goal of improving innate immunity and reducing tissue injury by oxygen radicals. Based on preliminary data, we will focus on p47phox, an organizer of NADPH oxidase components and signaling pathways. In the first part, we will investigate how p47phox bring major NADPH oxidase components together, forming a functional oxidase complex. The second part will focus on components of the p38MAPK pathway for their roles in positive and negative regulation of the oxidase. Delination of the mechanisms for NADPH oxidase activation will benefit discoveries of new drug targets, which in turn translate into the development of new immune enhancement and anti-inflammatory drugs.

吞噬细胞如中性粒细胞及巨噬细胞是天然免疫系统的重要组成部分之一，也是宿主对抗细菌和真菌入侵的主要防御手段。这些细胞通过自身具备的趋化和迁移能力追捕细菌，利用细胞的吞噬功能捕获细菌，然后产生剧毒的氧自由基并释放颗粒酶以杀灭细菌。然而，这些杀菌功能在不适当的情况下被激活后, 可作用于宿主，造成在急、慢性炎症性疾病中常见的组织损伤。本项目将探讨趋化因子引起的中性粒细胞活化和产生超氧阴离子（O2ˉ）的调节机理，以便增强天然免疫功能，减少超氧阴离子对机体的损伤。在现有研究的基础上, 我们将重点对p47phox，一个整合NADPH氧化酶多个信号通路和组件的关键蛋白开展基础研究。第一部分探讨p47phox如何整合NADPH氧化酶的各组成蛋白，生成具有氧化酶活性的复合物。第二部分探讨p38MAPK通路中的蛋白激酶和磷酸酶如何对NADPH氧化酶产生正向和负向调控。阐明这些机制将有助于寻找有效的药物。

本项目对巨噬细胞产生超氧化合物的机制和部分上下游通路开展了研究。本项目按计划实施4年，项目预算执行情况良好。本项目开展过程中，第一部分（超氧产生机理）大致上按原计划进行并随该领域的发展进行了部分调整。第二部分（MK2与p38MAPK调控）进行了较大的调整。调整后项目资金得到更充分的利用，使课题组对原创发现给予更为及时的关注。.项目主要研究内容和结果包括：（1）对已知调控超氧产生的小G蛋白转换激活因子P-Rex1进行了较为深入的研究，发现了新的调控机制，发现其在小鼠模型肺纤维化产生过程中不仅扮演了重要的炎症因子角色，还在TGF1诱导的成纤维细胞迁移、胶原蛋白产生和肌成纤维细胞标示物表达等方面起到关键作用。P-Rex1基因敲除小鼠不易产生肺纤维化，提示P-Rex1是一个新的肺纤维化药物治疗靶标。（2）对吞噬细胞超氧产生的上游因素进行了分析，尤其对相关的G蛋白偶联趋化因子受体进行了研究，发现了甲酰肽受体FPR1和FPR2结合趋化短肽的不同结构位点。我们还首次报道了chemerin受体能够被A42激活，而A42起到了偏向性激动剂的作用。（3）对同为吞噬细胞家族的脑小胶质细胞进行了研究，发现其在Alzheimer症发病机制中的作用。研究表明，小胶质细胞与星形细胞对血清淀粉样蛋白SAA的刺激所产生的反应不同，而SAA对于维持脑内环境的稳态起到一定的作用。（4）对能够激活G蛋白偶联趋化因子受体的SAA进行了研究，发现了新的作用机制。我们对SAA刺激的大单核/巨噬细胞进行了基因表达图谱的分析，发现SAA能够上调IL-33的表达，对转录因子家族IRF的一些成员产生上调作用。SAA刺激后的巨噬细胞表现出M2的特征，包括得到提升的胞葬功能。发现了SAA通过调控Jmjd3的表达，影响组蛋白H3K27Me3的去甲基化。这些发现进一步推动了对SAA免疫调控功能的了解。.项目开展期间共发表SCI学术论文15篇，其中14篇项目负责人为通讯作者。参与项目的两位博士生已经顺利完成学位论文，两位博士后顺利出站。项目负责人在此期间担任了Journal of Immunology的Section Editor，Molecular pharmacology和British Journal of Pharmacology的编委, 以及Pharmacological Reviews的副主编。