干扰素γ促进NLRP3炎性小体活化的分子机制研究

Interferon gamma(IFNγ), a dimerized soluble cytokine that is the only member of the type II class of interferons, plays an extremely important role in anti-viral, immunomodulatory and anti-tumor. We previously found IFNγ increased dramatically in graft-versus-hostdisease(GVHD) model, and the level of IFNγ had a close relation with the severity of GVHD, suggesting it plays a important role in GVHD. Our preliminary results show that IFNγ can regulate the activation of NLRP3 inflammasome via mitochondrial pathway, however the specific molecular mechanism is absolutely unclear. In this study, we proposed to investigate the effect of IFNγ on mitochondrial function and to capture IFNγ-induced mitochondrial proteins by proteomics methods. The completion of this subject will reveal the molecular mechanism by which IFNγ participates in inflammation; besides it will further explain the relationship between mitochondria and immunoregulation. Furthermore, it may provide a new target for immune intervention treatment.

干扰素γ（IFNγ）是Ⅱ型干扰素的唯一成员，其在抗病毒、免疫调节和抗肿瘤等方面都具有极其重要的作用。我们团队先前在移植物抗宿主病小鼠疾病模型中发现血清中IFNγ剧烈升高，且其水平与疾病严重程度密切相关，提示其在移植物抗宿主病中具有非常重要的作用。我们的前期研究结果表示IFNγ能够调节NLRP3炎性小体的活性，并且这种调控作用可能是通过线粒体途径实现的，但其具体作用机制全然未知。本课题拟通过考察IFNγ对线粒体功能的影响和采用蛋白质组学的方法捕获IFNγ诱导的线粒体相关蛋白来探究IFNγ调控NLRP3炎性小体活性的分子机制。该课题的完成一方面将揭示IFNγ调控免疫反应的潜在分子机制，同时也将进一步阐述线粒体与免疫调节的关系，此外还有望为异体骨髓移植术后免疫抑制治疗提供干预靶点，具有极其重要的研究意义。

硅肺是我国常见的职业病之一，是尘肺中最主要、进展最快、危害最严重的一种类型，由于长期暴露于SiO2粉尘导致肺部逐渐纤维化，最终形成肺内不可逆病灶，缺乏有效的临床防治方法。硅肺发病机制错综复杂，目前还不甚清楚。我们前期研究发现硅肺Ⅰ期患者肺灌洗液中IFNγ水平明显低于同工龄非硅肺的暴露人群；IFNγ或IFNγR基因敲除小鼠比野生型小鼠更早发生肺纤维化且程度更严重，提示IFNγ在硅肺发生发展过程中发挥着重要作用。在体外细胞实验中我们还发现IFNγ能够抑制SiO2诱导的NLRP3炎性小体活化作用。结合国内外研究进展，我们提出：IFNγ途径的受抑可能导致NLRP3炎性小体的过度活化并促进硅肺的发生发展。围绕该科学假说，本项目进行了单细胞（scRNA）测序发现矽肺患者肺泡灌洗液中存在大量IFNγ信号缺陷型单核巨噬细胞，且IFNγ信号表达与临床患者肺功能水平相关。与此同时，我们在IFNγR全身敲除或IFNγR髓系敲除小鼠中通过支气管气雾剂注射二氧化硅微颗粒，发现IFNγR基因敲除显著加重了矽肺的进展，且这一过程依赖于炎症小体NLRP3的激活。我们还发现IFNγ通过扩大内溶酶体的面积来保护溶酶体的完整性，从而抑制二氧化硅晶体诱导的NLRP3激活。进一步研究IFNγ的防御机制，我们证明了溶酶体保护蛋白RAB20参与了这一过程，RAB20基因敲除逆转IFNγ介导的溶酶体保护作用。我们的发现从机制上将免疫调节与矽肺联系在一起，对矽肺的临床治疗具有启示意义。