一氧化碳抑制T细胞活化增殖的作用及其细胞内分子机制

T cell activation can mediate graft rejection in transplantation, as well as some autoimmune diseases. Carbon Monoxide (CO) has been widely applied in the research field of organ protection and ischemia-reperfusion injury due to its anti-inflammatory and anti-apoptotic actions, however, very few studies have focused on its immunoregulatory effects to date. Our preliminary in vitro studies have shown that CO- releasing molecules-2 (CORM-2) is able to significantly inhibit both T cell proliferation and the generation of reactive oxygen species (ROS). It is so inferred that CO suppresses T cell proliferation, possibly via its inhibition of intracellular ROS production. In this project, using various in vitro stimulation models of T cell proliferation and giving interventions of CORM-2, ROS inhibitors or ROS activator, we intend to systematically study the effect of CO on T cells and its molecular mechanisms, via the detection of cell proliferation, ROS generation, NADPH oxidases and mitochondria oxidative respiratory chain complexes, IκB phosphorylation and NF-κB activity, and cytokine production. Meanwhile, the effects of CO on allogeneic T cell responses and the prolongation of allograft survival will be studied in a mice cardiac allotransplant model. The research of this project will be helpful to reveal the key molecular mechanisms of CO inhibiting T cell proliferation, and to provide experimental evidence for future clinical application of CO in regulating T cell immune responses.

T细胞激活能介导移植排斥反应及某些自身免疫性疾病。一氧化碳（CO）因其抗炎症、抗凋亡作用而被广泛应用于器官保护及减轻缺血再灌注损伤的研究中，而对其免疫调节作用及机制的研究报道很少。申请者前期研究发现CO释放分子（CORM-2）能在体外显著抑制T细胞增殖，并显著抑制细胞内活性氧（ROS）产生，据此推测CO主要通过抑制ROS产生而阻止T细胞增殖。本项目拟通过建立不同的体外刺激T细胞增殖模型，采用CORM-2、ROS抑制剂及ROS激动剂等不同干预手段，从细胞增殖、ROS产生、NADPH氧化酶及线粒体氧化呼吸链复合体、IκB磷酸化及NF-κB活性、细胞因子产生等不同环节系统研究CO对T细胞的作用及细胞内分子机制；同时应用小鼠同种心脏移植模型，研究CO在体内抑制同种异体T细胞反应及延长移植物存活的作用，以期揭示CO抑制T细胞增殖的关键分子机制，并为CO应用于临床调控T细胞免疫反应提供实验依据。

T细胞在机体免疫应答过程中发挥主要作用，过度活化的T细胞可导致多种疾病的发生，如移植物排斥，哮喘以及许多自身免疫性疾病。预防或抑制T细胞过度活化增殖是免疫研究领域的一大难题。CO在各种免疫炎症或自身免疫疾病的动物模型中显示出广泛的保护作用，但CO抑制T细胞增殖活化的机制目前尚无报道。. 在本课题中，体外采用CORM-2作为CO的来源，摸索其抑制T细胞活化、增殖的最佳浓度及作用时间。检测体外培养不同时间点细胞内ROS的水平及其主要来源，针对细胞内ROS产生的两个主要来源，单独或联合给予NADPH氧化酶抑制剂与线粒体氧化呼吸链复合体抑制剂预处理T细胞，给予T细胞增殖刺激剂后，在不同时间点检测细胞内ROS水平以及T细胞增殖情况，另一方面，给予CORM-2及ROS外源性激动剂，检测细胞内ROS水平以及T细胞增殖情况。体内建立小鼠同种异体心脏移植模型，腹腔注射CORM-2，观察移植心脏存活时间及病理损害情况。. 结果显示CO能够显著抑制T细胞活化增殖，抑制NF-KB的活性及细胞因子的产生。通过抑制T细胞内ROS的产生以及显著抑制NADPH氧化酶以及线粒体氧化呼吸复合物的生成发挥抑制T细胞增殖活化的作用；体内实验我们给予术前及术后腹腔注射CORM2治疗,可显著延长BALB/c-C57BL/6腹部异位心脏移植模型中移植物的存活时间，平均延长天数可达23天左右,有效抑制移植物急性排斥反应。. 总之,本项目的体外及体内实验均证实，CO在抑制T细胞增殖活化，影响机体免疫应答方面表现出很强的调节能力，为CO应用于临床调控T细胞免疫反应提供重要的实验依据。