二型天然淋巴细胞在孕期高脂饮食所致的子代哮喘易感中的作用及机制研究

Epidemiological data have demonstrated that maternal high fat diet during pregnancy is closely related to asthma in offspring, but the remaining reason and mechanism has not been unveiled yet. Our previous clinical results found that the immune cells of offspring from pregnancy hyperlipidemia produced more asthma-related type 2 cytokines, and in murine model, offspring from maternal high-fat diet (HFD-F1) displayed airway hyper reactivity and were more susceptible to asthma after allergen challenging, suggesting that HFD during pregnancy might have an effect on the immune system development or functions of offspring. Latest studies have shown that group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) play a key role in asthma and we found that HFD-F1 showed more group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) in lungs. Given that, we postulate that ILC2s might play a key role in HFD-induced susceptibility to asthma in F1 offspring. Accordingly, in this project we will explore the regulatory role and related mechanisms of ILC2s in HFD-F1 susceptibility to asthma, and then we will unveil the effect of maternal HFD metabolites saturated fatty acids, like palmitic acids, on ILC2 development and functions and its underlying molecular mechanisms. Our findings in this project will unveil the immunological pathogenesis of embryo-fetal origin of adult diseases and provide theoretical basis and therapeutic target for prevention and treatment of these diseases.

流行病学调查显示孕期高脂饮食（HFD）导致其子代患哮喘的风险升高，但其中的原因及相关作用机制目前研究甚少。我们前期临床数据显示，孕期肥胖的高脂血症患者子代免疫细胞产生更高水平哮喘相关的二型细胞因子，在动物模型中发现孕期HFD导致其子代高呼吸道反应性，且在过敏原诱导下哮喘易感，这提示孕期HFD可能影响其子代的免疫系统的发育或者功能。最新研究指出二型天然淋巴细胞（ILC2）在哮喘的发病过程中发挥重要作用，我们进一步在动物模型中发现孕期HFD子代肺脏中的ILC2数目显著增多。据此，我们推断ILC2可能在孕期HFD所致的子代哮喘易感中发挥关键作用。本课题将深入研究ILC2在孕期HFD所致的子代哮喘易感中的作用及相关机制，并在此基础上阐明孕期HFD代谢产物饱和脂肪酸等对子代ILC2发育和功能的调控及相关分子机制。本研究将揭示“胎源性疾病”可能的免疫学发病机制，对预防和治疗此类疾病提供理论依据与靶点。

哮喘已经被报道与暴露于不良母体环境因素相关。流行病学研究表明，怀孕期间摄入的高脂肪会导致后代患呼吸系统疾病的概率增加，但其中的原因及相关作用机制目前研究甚少。CD4+T淋巴细胞在哮喘发病过程中发挥重要作用，我们试图研究CD4+T淋巴细胞在怀孕期间由母体高脂肪饮食（High fat diet，HFD）诱导的成年后代哮喘易感性中的潜在作用。我们使用HFD和正常饲料喂养的孕鼠模型，并在成年子代小鼠中使用了由卵清蛋白诱发的哮喘疾病模型。我们发现母鼠孕期高脂肪饮食加剧了子代过敏性哮喘，表现为加重的气道高反应性和气道炎症，进一步研究发现HFD子代CD4+T 细胞的激活和增殖显著增强，值得注意的是，HFD子代CD4+T细胞在体外和体内都更容易向二型T辅助细胞（Th2）分化。我们进一步发现，HFD子代CD4+T细胞向Th2分化增强是由于白细胞介素-4（interleukin，Il-4） 基因启动子区域的甲基化水平显著降低。同时，我们在临床标本中发现，罹患高胆固醇血症的孕妇脐带血中的CD4+T 细胞较正常组表达更高水平的二型细胞因子。我们同时还对这些婴儿进行三年随访，发现正常组中只有5%的孩子患有过敏性疾病，而高胆固醇血症组中有33.3%的孩子患有过敏性疾病（OR=9.50；95% CI:1.01-88.97；P = 0.04）。我们进一步分析发现，在高胆固醇血症组中，脐血CD4+T细胞二型细胞因子mRNA高表达水平与过敏性疾病风险增加相关。但是，我们并未发现与小鼠相似的Il-4基因启动子区域的差异甲基化水平，这可能是由于DNA甲基化修饰在人与鼠中不保守性所致。我们的研究结果表明，HFD通过降低 Il-4 基因启动子区域的甲基化水平促进了 Th2 细胞的增殖和效应功能，从而促进了哮喘的发生。该研究通过饮食和表观遗传效应部分解释了哮喘的“胎儿起源”，表明高脂肪饮食在调节子代CD4+T 细胞功能中的重要作用。 这些结果为怀孕期间的饮食指导提供了证据，为成人免疫疾病发育起源的发病机制提供了新的见解。