Tfh/Tfr细胞失衡与Breg细胞相互调控在低氧性肺动脉高压中的作用及机制研究

A variety of immune cells, such as T cells and B cells, are involved in the development of hypoxic pulmonary hypertension. Recent studies have shown that hypoxia could induce Tfh/Tfr imbalance (increased Tfh, decreased Tfr) and inhibit Breg cell differentiation. Differentiation between Breg cells and Tfh and Tfr cells can be regulated. This project explores whether hypoxia induces Tfh/Tfr imbalance and inhibits Breg cell differentiation through PI3K/mTOR and JAK/STAT3 pathways, and promotes the proliferation of pulmonary artery smooth muscle cells through ERK1/2 and RhoA/ROCK pathways respectively, which leads to pulmonary vascular remodeling and pulmonary hypertension. It also explores whether Tfh/Tfr imbalance and Breg cells interact in hypoxic pulmonary hypertension. The effects of single intervention and combined intervention targeting Tfh/Tfr imbalance and Breg cells on inhibiting hypoxic pulmonary hypertension were also discussed. This study will validate our hypothesis from three levels: COPD patients with pulmonary hypertension, hypoxic pulmonary hypertension model and pulmonary artery smooth muscle cells. It reveals the immunologic mechanism of hypoxic pulmonary hypertension, provides new targets for the prevention and treatment of the disease and lays a foundation for the research of new drugs.

多种免疫细胞如T细胞、B细胞参与了低氧性肺动脉高压的发生发展。新近研究表明，低氧可诱导Tfh/Tfr失衡（Tfh增加、Tfr降低），且低氧抑制Breg细胞分化。Breg细胞与Tfh、Tfr细胞分化可相互调控。本项目探讨低氧是否通过PI3K/mTOR、JAK/STAT3通路诱导Tfh/Tfr失衡、抑制Breg细胞分化，并通过效应因子IL-21和IL-10分别作用于ERK1/2、RhoA/ROCK通路促进肺动脉平滑肌细胞增殖，导致肺血管重塑和肺动脉高压的形成；探讨低氧性肺动脉高压中Tfh/Tfr失衡与Breg细胞是否相互调控及针对Tfh/Tfr失衡和Breg细胞为靶点的单一干预和联合干预抑制低氧性肺动脉高压的效果。本研究将从COPD肺动脉高压患者、低氧性肺动脉高压模型及肺动脉平滑肌细胞三个层面验证我们的假设，揭示低氧性肺动脉高压发病的免疫机制，为该病的防治提供新的靶点，也为新药的研究奠定基础。

背景：低氧性肺动脉高压（HPH）为肺动脉高压中的一大类，是由各种原因造成长期慢性缺氧，继而产生低氧性肺血管收缩和肺血管结构重塑，导致肺动脉压力异常增高的临床综合征，具有难治性、高致残率与高死亡率等特点，其发病机制尚不清楚，有效干预手段亦十分有限。本项目主要研究内容：（1）在HPH中，是否存在Breg细胞变化和Tfh/Tfr细胞失衡；（2）在HPH中，探索黄芪甲苷（ASIV）对Tfh/Tfr细胞失衡的调节作用，及Breg细胞变化是否影响Tfh/Tfr细胞失衡；（3）Tfh/Tfr细胞失衡与Breg细胞变化的关系及对Breg细胞变化的影响。结果：（1）HPH模型组与对照组相比，平均肺动脉压力、RV/（LV+S）比值、WA%和WT%均显著增加，提示HPH模型构建成功。（2）在慢性低氧诱导的HPH模型中，HPH模型组Tfh细胞百分比显著增加，而Tfr细胞百分比显著降低。Breg细胞比例第7天显著高于对照组，在第14天和第21天显著降低，提示在HPH中存在Breg细胞变化和Tfh/Tfr细胞失衡。（3）ASIV治疗可显著改善HPH模型平均肺动脉压力、RV/（LV+S）比值和PAMT的增加。ASIV抑制Tfh细胞分化和细胞因子IL-21的产生，但促进Tfr细胞分化和细胞因子TGF-β、IL-10的产生。慢性缺氧促进了生发中心B细胞的反应，而ASIV可抑制生发中心B细胞反应。ASIV通过抑制mTOR信号通路的磷酸化来调节Tfh和Tfr细胞的分化，ASIV高剂量组的作用优于西地那非组。ASIV在体外抑制肺动脉平滑肌细胞（PASMC）的增殖、迁移和粘附。此外，在缺氧条件下，ASIV可显著下调PASMC中RhoA的蛋白水平，上调p27的蛋白水平。（4）抗CD22抗体（抑制Breg细胞）治疗增加了HPH小鼠中Tfh细胞的百分比，并降低了Tfr细胞的百分比。Breg细胞在体内和体外均抑制了Tfh细胞的分化而上调了Tfr细胞的分化。此外，Breg细胞在体外缺氧条件下抑制了PASMC的增殖。科学意义：（1）HPH中存在Breg细胞变化和Tfh/Tfr细胞失衡。（2）ASIV可通过调节Tfh和Tfr细胞反应，从而抑制肺血管重塑和低氧性肺动脉高压。（3）Breg细胞可能是调节HPH中Tfh/Tfr免疫平衡的新治疗靶点，通过作用于该靶点有望改善低氧性肺动脉高压和肺血管重塑。