流感病毒诱发急性肺损伤的神经免疫调控机制

The pathogenesis and mechanisms of repair of influenza virus-induced acute lung injury (ALI) are unclear and the mortality remains high. How neural systems regulate lung infection, inflammation, immunity and repair is a research hotspot of life sciences. Vagus nerve (its neurotransmitter, acetylcholine), α7 nicotinic acetylcholine receptor (α7 nAChR) and the receptor-expressed inflammatory immune cells constitute a pulmonary parasympathetic inflammatory reflex. This reflex is involved in regulating acid aspiration and bacterial infection-induced ALI, affecting the induction of anti-inflammatory memory in monocytes/macrophages, alternative macrophage activation and the number of Tregs, regulating the migration of α7 nAChR+CD11b+ cells from spleen to injured lung and development of pulmonary fibrosis. Whether vagus nerve via α7 nAChR could regulate influenza A virus-induced ALI is a major scientific question. This project will use molecular biology, virology, immunology, neurophysiology and other advanced methods to study whether and how vagus nerve via α7 nAChR regulate influenza A virus replication in lung type II epithelial cells, alternative macrophage activation, T follicular helper cell (TFH) development and antibody production, and elucidate the corresponding signaling pathways. The study will deepen the theory of pulmonary parasympathetic inflammatory reflex and provide novel therapeutic targets for influenza A virus-induced ALI.

流感病毒诱发急性肺损伤（ALI）及其修复的分子机制尚不清楚，病死率居高。神经对肺部感染、炎症免疫和修复的调控是新的生命科学研究热点。迷走神经（递质乙酰胆碱），α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7 nAChR）以及受体表达的炎症免疫细胞共同构成肺副交感神经炎症反射弧。该反射弧参与调控酸吸入和细菌感染诱发的ALI，影响诱导抗炎症记忆形成、巨噬细胞II型极化以及Tregs数量，调控α7 nAChR+CD11b+细胞由脾脏向肺迁移以及肺纤维化形成。迷走神经通过α7 nAChR能否调控流感病毒感染诱发的ALI是个重大的科学问题。本项目将应用分子生物学、病毒学、免疫学、神经生理学等先进手段深入研究迷走神经通过α7 nAChR如何调控流感病毒在肺II型上皮细胞内复制，巨噬细胞II型极化以及TFH发育和抗体生成的分子信号传导机制。研究成果将深化肺副交感神经炎症反射弧的理论，为流感病毒诱发的ALI治疗提供新靶点。

背景:迷走神经能否通过α7烟碱型乙酰胆碱受体 （α7nAChR）调控流感病毒感染诱发的ALI是个重大的科学问题。主要研究内容: (1) 阐明迷走神经通过α7 nAChR 调控流感病毒在肺上皮细胞内复制的分子机制; (2) 阐明迷走神经通过α7 nAChR 调控流感病毒感染时肺泡巨噬细胞II 型极化的分子机制; (3) 明确迷走神经通过α7 nAChR 调控流感病毒TFH 细胞的发育及其相应分子机制。重要结果、关键数据: (1) 体内，迷走神经切除、Chrna7敲除和SPCcreChrna7flox小鼠感染流感病毒后肺内病毒滴度显著低于迷走神经完整和Chrna7野生型小鼠。体外，在流感病毒感染的肺上皮细胞激活α7 nAChR可以抑制PTP1B活性，增加NEDD4L对 ASK1的蛋白酶体降解，进而减少 p38MAPK的Thr180/Tyr182 磷酸化，促进 CRM1和病毒核蛋白之间的结合，加速病毒vRNP从出核。因此，激活迷走神经-α7 促进上述信号通路促进流感病毒复制。 (2) 体内，迷走神经切除和Chrna7敲除的小鼠感染流感病毒感染后炎症反应增加，巨噬细胞II极化减少。体外，在流感病毒感染的巨噬细胞激活α7nAChR可以显著增强 IL-4诱导的Arg1表达， Nos2和TNF-α表达。机制上α7nAChR的激活增加STAT6与Arg1启动子的结合；降低PR8感染巨噬细胞IL-4诱导的H3K27me3甲基化；也降低AKT1磷酸化并使FOXO1留在细胞核中，促进Arg1转录。因此，迷走神经-α7nAChR 信号促进巨噬细胞II型极化减轻炎症。(3) 体内，迷走神经切除、CD4creChatflox，CD4creChrna7flox ，CD4creAkt1flox小鼠感染流感病毒后较对照组脾脏T细胞的Tfh和GC-B 细胞显着减少。迷走神经切除、CD4creChatflox，CD4creChrna7flox小鼠感染流感病毒后较对照组脾脏Tfh细胞的Akt1磷酸化显著降低。体外，脾脏细胞激活α7 nAChR激活可以显著降低CD44+的TEM细胞Akt1磷酸化。因此，迷走神经通过α7 nAChR增加 Akt1磷酸化促进 Tfh 的发育和抗体产生。科学意义: 研究成果将深化肺副交感神经炎症反射弧的理论，为流感病毒诱发的ALI治疗提供新靶点。