补体成分C3,C5介导中枢神经系统炎症中血管内皮激活和中性粒细胞招募

Infiltration of immune cells occurs in many types of central nervous system (CNS) inflammatory diseases. Our preliminary data showed that C3 and C5 were critical molecules during neutrophil recruitment in CNS inflammation, and the recruitment was not mediated by its chemotactic properties. Using intravital microscopy, a cutting edge technique, we will explore the roles of C3 and C5 in mediating immune cell recruitment into the CNS and answer the following questions: 1.Are C3 and C5 essential for microglial or endothelial activation in the recruitment cascade? 2. Do these complement molecules activated microglia or endothelium come from peripheral circulation or CNS, what are the exact cells source for them? 3.We will also generate transgenic animals selective expressing these complement components and look at leukocyte recruitment and CNS inflammation. Our research will provide evidence and a useful strategy for interfering those CNS inflammatory diseases with leukocyte infiltration via targeting complement activation.

多种中枢神经系统炎症性疾病中都伴随有免疫细胞招募。前期工作中我们建立了中枢神经系统炎症动物模型，首次证实补体关键成分C3和C5是炎症状态下免疫细胞被招募进入中枢神经系统过程中不可或缺的成分，且补体成分并不是通过其趋化属性来介导中性粒细胞招募。我们将进一步使用已建立的活体显微镜技术对C3和C5在免疫细胞进入中枢的招募级联过程中所扮演的角色进行探索。本研究将回答以下问题：1.C3和C5在免疫细胞招募的哪一个过程中（胶质细胞激活，内皮细胞激活）起到了关键作用； 2.参与激活胶质细胞或者内皮细胞的补体成分究竟来自于外周循环还是中枢神经系统，具体分泌来源是哪一类细胞； 3.选择性表达或调控补体激活对免疫细胞招募是否有促进作用,对中枢神经系统炎症是否有影响。我们的工作最终将为各种中枢神经系统炎症性疾病的干预提供有利的方案和理论线索。

研究背景： .近年来，补体成分及其受体在中枢神经系统炎症中对免疫细胞招募的影响已被陆续报道，补体系统在许多中枢神经系统疾病中表现出越来越关键的作用，某些补体成分缺陷的小鼠呈现减弱的中枢神经系统炎症反应，但补体成分及其受体在中枢神经系统炎症，特别是细胞招募过程中所发挥的作用机制尚未研究清楚。.研究内容：.在此研究中，我们使用脑立体定位仪脑室注射LPS以构建中枢神经系统炎症模型，并借此研究补体成分C3在脑血管内皮细胞激活和白细胞招募中的作用，利用中性粒细胞特异性酯酶染色方法检测小鼠脑中浸润的中性粒细胞。利用活体显微镜技术检测白细胞在脑血管表面粘附和滚动的情况。通过实时定量PCR和Western blotting方法检测脑内皮细胞的激活情况。在体外，使用C3a刺激原代脑内皮细胞，通过Western blotting方法检测脑内皮细胞的激活情况及其信号通路。.研究结果：.C3基因敲除小鼠和C3aR基因敲除小鼠脑中皮质和海马区域的中性粒细胞数目较野生型小鼠显著减少，而C6基因敲除小鼠脑中皮质和海马区域的中性粒细胞数目与野生型小鼠无显著差异。同时我们也检测C3基因敲除小鼠脑内粘附和滚动的白细胞数目也较野生型小鼠显著减少，而且C3基因敲除小鼠脑内P-selectin、E-selectin、ICAM-1和VCAM-1的表达也显著降低,进一步我们使用眼镜蛇毒因子腹腔注射野生型小鼠耗竭小鼠外周循环中的补体C3成分后，也检测到小鼠脑内粘附分子VCAM-1和E-selectin的降低，同时小鼠脑血管内粘附和滚动的白细胞也显著减少，提示外周循环中的C3成分可能促进了脑内皮细胞的激活。此外，C3基因敲除小鼠和野生型小鼠脑室注射TNF-α后，C3基因敲除小鼠脑内粘附和滚动的细胞数目也较野生型小鼠显著减少。在体外，使用C3a刺激原代脑内皮细胞发现内皮细胞的VCAM-1和ICAM-1表达升高，而且原代脑内皮细胞的NF-κB和P38通路被激活。.科学意义：.阐述了在中枢神经系统炎症中，补体成分C3a在脑内皮细胞激活和白细胞招募过程中发挥关键作用，因而，靶向补体成分C3a可以作为中枢神经系统炎症的潜在干预手段。