激活素A抑制中性粒细胞凋亡的作用及其机制研究

Neutrophils are critical components of the cells involved in innate inflammatory response, and mature neutrophils undergo apoptosis within 24h. Neutrophils are one original source of activin A which belongs to transforming growth factor beta (TGF-β) superfamily. We found that activin A regulated neutrophils activities by autocrine / paracrine manner, but it is unknown so far whether activin A has a modulatory effect on neutrophil apoptosis. Recently, our study showed that activin A inhibited neutrophil apoptosis, decreased expression of Bax and activation of caspase 3. Therefore, we will study the effect of activin A on activation of caspase 3 through mitochondrial pathway and intracellular Ca2+ release in neutrophils to explore the effects and mechanisms of activin A on inhibition of neutrophil apoptosis. Furthermore, we will also investigate the expression of activin signaling proteins Smads and ARIPs in neutrophils, and the effect of Smad3 and ARIP2 gene overexpression and knock-down to elucidate inhibitory roles of activn A in neutrophil apoptosis through Smad-dependent pathway or Smad-independent ARIP pathway.

中性粒细胞是参与固有免疫应答的重要细胞，成熟的中性粒细胞24h内发生凋亡。激活素A属于转化生长因子β(TGF-β)超家族成员，中性粒细胞是激活素A的主要来源细胞之一，我们研究发现激活素A可通过自分泌/旁分泌的方式调控中性粒细胞活性，但激活素A能否影响中性粒细胞凋亡仍无相关报道。我们新的研究显示，激活素A能抑制中性粒细胞凋亡，下调Bax表达及caspase 3活性。因此，本研究拟探讨激活素A通过线粒体途径及调节细胞内Ca2+浓度对caspase 3活性的影响，揭示激活素A抑制中性粒细胞凋亡的作用机制；并通过分析激活素信号传导蛋白Smads及ARIPs在中性粒细胞表达变化，以及Smad3及ARIP2基因过表达及基因沉默对中性粒细胞凋亡的影响，进一步阐明激活素A是通过Smad依赖还是Smad非依赖的ARIP信号传导途径抑制中性粒细胞凋亡。

中性粒细胞是参与固有免疫应答的重要细胞之一，半衰期极短，成熟的中性粒细胞在离开骨髓24h内开始凋亡。激活素A（Activin A）属于转化生长因子β（Transforming growth factor β，TGF-β）超家族的多功能免疫调节因子，中性粒细胞是激活素A的主要来源细胞之一，但激活素A能否调控中性粒细胞凋亡及其机制仍不清楚。因此，本研究首先分析了激活素A对中性粒细胞凋亡的影响，发现激活素A可以抑制中性粒细胞凋亡。进一步分析激活素A对线粒体凋亡途径及细胞内Ca2+水平和caspase-3活性的影响，结果发现激活素A下调活化caspase-3、Bax及Bid表达，但不影响细胞内Ca2+水平及Chop表达。通过检测激活素信号分子在中性粒细胞的表达，发现激活素A促进中性粒细胞ActRIIA、Smad3表达，上调Smad3磷酸化水平；Smad3基因沉默后，中性粒细胞凋亡显著增加，激活素A对中性粒细胞凋亡抑制作用减弱。此外，进一步分析了激活素A通过自分泌/旁分泌形式调控中性粒细胞生物学活性的作用，发现LPS可以促进中性粒细胞分泌激活素A，说明中性粒细胞不仅是激活素A的效应细胞，也是激活素A的主要来源细胞，研究还发现，激活素A除影响中性粒细胞凋亡外，还能增加中性粒细胞O2-和ROS以及IL-6产生水平、增强吞噬能力，但Transwell小室趋化实验表明激活素A不仅不是中性粒细胞的趋化因子，反而抑制中性粒细胞向含有激活素A一侧的小室迁移。上述结果表明，激活素A可能通过活化Smad3信号，调节caspase-3活性，从而抑制中性粒细胞凋亡；同时还揭示激活素A通过自分泌/旁分泌方式参与中性粒细胞活化及迁移的调控作用。本研究为进一步阐明激活素A参与中性粒细胞介导的炎症应答及固有免疫应答的调控机理奠定了实验和理论基础。