I 型干扰素负调控的分子机制及其在系统性红斑狼疮发病中的作用

One of the prominent immunological abnormalities closely associated with SLE is upregulation of type I interferons (IFNs). Molecular and cellular mechanisms that lead to excessive production of type I IFNs in SLE has been a subject under extensive investigation and the research effort has focused on identifying factors and pathways that positively regulate IFNs expression. On the other hand, given their potential harmful effects, production of type I IFNs is under tight control by various inhibitory mechanisms that prevent over-activation of this pathway. We postulated that besides abnormal activation of positive IFN-inducing pathways, dysregulation of homeostatic inhibitory mechanisms also contributes to excessive IFN production seen in SLE and identified transcription repressor hairy and enhancer of split 1 (Hes1) as a previously unappreciated negative regulator of IFN expression. In this application, we propose to investigate the molecular mechanisms by which Hes1 inhibits the type I IFN pathway as well as the in vivo significance of Hes1 regulation of IFNs in animal models of SLE. The proposed study will contribute to our understanding of IFN regulation in the context of SLE pathogenesis and shed light on designing novel therapeutic approaches targeting type I IFNs.

I型干扰素在系统性红斑狼疮 (systemic lupus erythematosus, SLE) 发病中起关键作用。SLE患者典型的分子特征之一是I型干扰素高表达导致的下游信号通路异常激活和干扰素靶基因异常表达。由于过量干扰素对机体十分不利，机体需要通过各种负调控机制来严控干扰素产生。我们发现转录抑制因子hairy and enhancer of split 1 (Hes1) 能抑制Toll样受体诱导的I型干扰素表达，揭示了Hes1作为干扰素通路负调控因子的新功能。鉴于干扰素在SLE中的重要作用，Hes1很可能也参与了SLE的发病过程。但Hes1调控I型干扰素的分子机制和其在SLE中的具体作用尚不清楚。本项目将深入研究Hes1 调控干扰素产生的分子机制，并探索Hes1在SLE动物模型中的作用。本研究将有助于揭示SLE中干扰素的负调控机制，为SLE等自身免疫病的治疗提供新型药物作用靶点。

I型干扰素是机体抵抗病毒和细菌感染的重要蛋白因子，在机体天然免疫反应中发挥至关重要的作用。然而，过量的干扰素导致机体免疫功能紊乱，进而可能诱发机体自身免疫性疾病，如系统性红斑狼疮。机体需要通过各种正向和负向调控机制严格控制干扰素的表达和产生。前期研究发现bHLH家族的转录因子Hes1能够选择性抑制TLR诱导的细胞因子IL-6、IL-12、CXCL1等产生，是机体天然免疫反应的一种重要的负调控因子。Hes1是否参与干扰素的表达调控需要进一步研究。.首先建立Hes1flox/flox,ER-CreT2和Hes1flox/flox,Lyz2-Cre两种Hes1条件性基因敲除小鼠系，发现骨髓来源的巨噬细胞中Hes1缺失显著增强TLR或病毒诱导的I型干扰素表达以及干扰素诱导基因的表达，并且增加小鼠在致死剂量ECMV病毒感染的存活率。持续性I型干扰素分泌和干扰素诱导基因的表达（即IFN signature）是SLE病理发生的特征之一。小鼠狼疮疾病模型中，短时间（2周）TMPD处理诱发小鼠呈现IFN signature，Hes1基因缺失导致这一表型更为明显；TMPD长期处理（14周）后，Hes1缺陷小鼠的脂肪肉芽肿和肾小球IgG沉积更严重，尿液中肌酐和尿素氮的含量升高，肾小球过滤功能异常。机制上，Hes1在I型干扰素及干扰素诱导基因上没有分布，不能直接进行转录抑制。突变Hes1的主要功能结构域削弱了Hes1对IFN的抑制作用。相反，Hes1通过抑制TLR信号的适配器蛋白WDFY1，限制TLR上游信号的活化，从而抑制TLR-IRF3信号激活。ChIP-seq数据显示Hes1通过结合并促进Vegfc的转录，从而间接抑制WDFY1的表达。而Vegfc则成为Hes1正向调控基因的稀有案例。综上所述，我们的实验结果表明Hes1是I型干扰素的负向调控因子，能够维持抗病毒感染和自身免疫疾病之间的免疫平衡。