蓖麻毒素气溶胶暴露后呼吸道粘膜免疫防御机制研究

蓖麻毒素是迄今为止最强的植物毒蛋白，微克级毒素便能导致人和动物中毒死亡。以气溶胶方式感染机体，所需的剂量更少、毒性更强，但这种方式下，毒素的致病作用以及呼吸道粘膜对暴露毒素的免疫防御反应一直是毒素气溶胶生物学和免疫学交叉领域的空白。对此，本课题组利用现有技术平台及所积累的蓖麻毒素的研究基础，将毒素气溶胶生物学和免疫学有机结合，利用质谱、透射电镜、扫描电镜等技术手段，对毒素暴露后不同致病阶段（潜伏期、发病期、死亡或耐受），毒素在小鼠机体组织内的分布、病理状态、呼吸道菌群谱的变化及呼吸道粘膜免疫防御机制进行动态分析，揭示不同阶段毒素和呼吸道粘膜免疫系统的攻防效应。通过本研究，在明确呼吸道粘膜抵御毒素侵袭的免疫防御网络机制外，还可为蓖麻毒素气溶胶暴露动物模型的建立及呼吸道生物标志物的筛选奠定理论基础，从而完善和推进我国气溶胶吸入毒理学研究的快速发展。

本项目已圆满完成任务书中的全部研究内容，累计发表SCI文章2篇，中文核心期刊文章4篇，授权实用新型专利1项，申报发明专利1项，累计培养博士2名、硕士3名。所取得主要研究成果如下：. 1. 成功构建了蓖麻毒素气溶胶感染小鼠模型。研究发现蓖麻毒素气溶胶对小鼠的气管、肺脏、肝脏、肾脏和脾脏等器官均有明显损伤作用。进一步对气溶胶方式感染的重要靶器官——肺组织进行差异蛋白质组学研究，成功鉴定出7种蛋白潜在参与蓖麻毒素的致毒过程。利用DGGE技术从感染前后呼吸道菌群中鉴定出5种差异表达菌，为后续分析菌群变化与气溶胶粒子侵袭作用做了良好铺垫。. 2. 从多方面探究蓖麻毒素气溶胶攻毒诱发的小鼠机体免疫防御反应。研究发现攻毒后肺灌洗液中肺泡巨噬细胞出现皱缩、核碎裂，多核，等变性、死亡现象，且F4/80+（F4/80高表达）细胞显著增多。蓖麻毒素气溶胶可引起小鼠脾B淋巴细胞免疫反应活跃，胸腺T淋巴细胞活力降低。对淋巴细胞表面抗原表型分析发现，脾脏和胸腺中CD3+及CD19+细胞相对数量增加，CD4+细胞数量基本不受影响，而CD8+细胞的相对数量呈现一定的下降趋势，这可能与蓖麻毒素引发未成熟免疫细胞凋亡有关。对细胞因子及趋化因子的表达水平分析发现攻毒后CCL2 、CXCL2 、IL-2 、INF-γ在小鼠肺脏、脾脏、胸腺中均高表达。而IL-1在肺脏、脾脏中高表达，在胸腺低表达。IL-4在小鼠肺脏、胸腺中高表达，在脾脏中低表达。. 3. 蓖麻毒素对肺巨噬细胞Raw264.7的毒性作用。研究发现蓖麻毒素对Raw264.7的半抑制浓度（IC50）为1ng/ml，攻毒后通过普通显微镜和透射电镜均可观察到明显的细胞病变。且TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-2、IL-6、CXCL2、CCL2均高表达。而且我们发现攻毒后NF-κB表达水平升高28倍，暗示着蓖麻毒素可激活NF-κB核转运信号通路。. 本研究深入阐明气溶胶化毒素的肺损伤机制与致毒机理，同时也为呼吸道病原学及呼吸系统相关疾病的研究提供新的靶点和切入点。