糖尿病皮肤伤口中REG3A低表达的免疫调节机制

It is known that impaired wound healing is one of most important causes of diabetic foot ulcer. However, the immunomodulatory mechanisms by which wound healing is refractory in skin of diabetic patients remain poorly understood. Therefore, the specific aims of this proposal are: 1) determine if decreased IL-33 and REG3A/RegIIIγ lead to delayed wound healing in diabetes; 2) determine the function of IL-33 in the induction of REG3A/RegIIIγ; 3) explore the mechanism by which IL-33 induces REG3A/RegIIIγ; 4) discover which protease from Staphylococci cleaves/degrades IL-33; 5) define the molecular mechanism by which staphylococcal cysteine proteases cleave or degrade IL-33, leading to decreased REG3A/RegIIIγ and delayed wound healing in diabetes. To the end, we hope our study will give new insights into the treatment of diabetic foot ulcer, and provide potential therapeutic strategy for management of skin wounds to avoid diabetic ulcer development.

虽然已知糖尿病病人皮肤伤口愈合能力受损是导致糖尿病病足的一个重要原因，但是目前对于糖尿病皮肤伤口难愈或不愈的免疫调节机制仍知之甚少。因此，本项目以IL-33调节REG3A/RegIIIγ表达的功能机制为研究重点，研究IL-33激活ST2-JNK-AKT-STAT3信号通路诱导REG3A/RegIIIγ表达促进皮肤伤口愈合的免疫调节机理以及糖尿病皮肤伤口中葡萄球菌半胱氨酸蛋白酶切割IL-33导致REG3A/RegIIIγ低表达，延缓伤口愈合的功能机制。这些实验结果将为促进糖尿病皮肤伤口快速正常地愈合，防止因伤口愈合过慢或不愈导致的糖尿病病足的发生提供新的思路和方法。

糖尿病是一种复杂的代谢性疾病，其特征在于病人血糖高，并且皮肤受损后伤口难愈合以及易被金黄色葡萄球菌感染。目前的研究普遍认为，糖尿病失调的炎症应答会损害伤口愈合，而高血糖通过抑制宿主抗菌反应而使糖尿病患者易被金黄色葡萄球菌感染。但是，高血糖导致伤口发炎难愈合以及伤口易被金黄色葡萄球菌感染的致病机理仍知之甚少。我们利用STZ诱导的I型糖尿病小鼠构建了皮肤伤口模型和金黄色葡萄球菌感染模型，发现：1）在正常小鼠和糖尿病小鼠非感染伤口中，伤口炎症因子的表达都依赖于TLR3-JNK2的激活。而正常伤口中的IL-33通过激活ST2-JNK-AKT-STAT3信号通路诱导REG3A/RegIIIγ的信号通路，REG3A/RegIIIγ通过诱导SHP-1使JNK2去磷酸化来调节伤口炎症应答的动态平衡。然而，在糖尿病皮肤伤口中，高血糖抑制IL-33的表达，使得非感染伤口中REG3A/RegIIIγ表达降低而无法诱导SHP-1来使JNK2 去磷酸化，从而导致伤口炎症因子过表达而延缓了伤口愈合；2）在糖尿病皮肤感染条件下，高血糖会“训练”金黄色葡萄球菌分泌半胱氨酸蛋白酶，半胱氨酸蛋白酶在IL-33的G97-I98位进行切割形成IL-3398-270。计算结构模拟分析发现IL-3398-270的N-端会形成一个loop，该loop使得IL-3398-270与受体ST2的结合能力减弱，从而诱导REG3A/RegIIIγ和iNOS表达的能力也减弱，导致金黄色葡萄球菌更容易感染糖尿病皮肤伤口。我们的研究结果揭示了高血糖不仅通过抑制REG3A表达加剧糖尿病非感染伤口炎症应答，而且能够“训练”金黄色葡萄球菌分泌半胱氨酸蛋白酶切割/降解IL-33来抑制宿主抗菌反应，从而使的糖尿病患者皮肤伤口难愈合以及易被金黄色葡萄球菌感染。我们的研究结果也提示REG3A和IL-33可以作为治疗糖尿病伤口难愈合和感染的潜在药物。