猪肺部感染组织中中性粒细胞的募集、浸润及SHP-2介导ICAM-1信号调控机制

Neutrophil recruitment and infiltration into the lung can cause lung injury in human and animals. Endothelial surface ICAM-1 mediates neutrophils firm adhesion and trans-endothelial migration (TEM) and plays an important role in neutrophils recruitment and infiltration into the lung. While endothelial cells open junctions to allow the neutrophils trans-migration across the endothelial monolayer, they also need to maintain the endothelial permeability to prevent influx of blood contents such as water, ion, proteins, and cells into lung tissue. The mechanism controlling the endothelial permeability during TEM is not well studied. In this proposal, we will test that SHP-2 as the downstream signaling molecule of endothelial surface ICAM-1 regulates the tyrosine phosphorylation of VE-cadherin and associated protein beta-catenin, restores the junction adhesion, and maintains the endothelial permeability. We will examine the interaction between ICAM-1 and SHP-2 and the interaction between SHP-2 and VE-cadherin. The role of SHP-2 in neutrophil adhesion, TEM,and endothelial permeability will be examined with siRNA technology.We are also going to examine the role of this pathway in lung injury of PRRSV infected pigs. Our studies will provide new mechanisms for lung injury and new strategy to prevent the lung injury in the infected animals and pig breeding.

中性粒细胞在肺部的募集和浸润能够造成人和动物的肺损伤。血管内皮细胞表面ICAM-1介导了中性粒细胞在内皮细胞上的黏附和跨内皮细胞迁移，因而也是介导中性粒细胞在肺部募集和浸润的主要蛋白分子。通过研究ICAM-1与SHP-2的蛋白互作，SHP-2与VE-cadherin和β-catenin的蛋白互作，利用siRNA沉默SHP-2研究其对VE-cadherin和β-catenin的磷酸化和内皮细胞功能的影响，探讨SHP-2作为ICAM-1的下游信号分子在ICAM-1介导的中性粒细胞黏附、跨内皮细胞迁移和维持内皮细胞通透性中的作用；通过研究PRRSV感染猪肺组织中ICAM-1信号通路，以及中性粒细胞在感染猪肺组织中的募集和浸润，探讨ICAM-1介导信号通路与猪肺损伤之间相互关系。研究结果将有助于阐明猪肺损伤的机理，也将为防治肺损伤和猪育种提供新的思路和途径。

中性粒细胞是动物和人的主要的天然免疫防御细胞，在抵抗细菌和病毒侵染中起到重要作用。中性粒细胞在肺部的募集和浸润，一方面能够抵抗病原体，另一方面过量的募集和浸润也会造成人和动物的肺损伤。因而有必要研究肺组织中血管内皮细胞是如何调控中性粒细胞在肺组织中的募集和浸润。中性粒细胞在肺组织中的浸润需要通过首先在血管内皮细胞表面黏附然后通过内皮细胞进入肺泡，而内皮细胞表面ICAM-1介导了中性粒细胞在内皮细胞上的黏附和跨内皮细胞迁移，因而也是介导中性粒细胞在肺部募集和浸润的主要蛋白分子。本课题主要通过研究ICAM-1与SHP-2的蛋白互作，以及SHP-2与VE-cadherin和β-catenin的蛋白互作，利用siRNA沉默SHP-2研究其对VE-cadherin和β-catenin的磷酸化和内皮细胞功能的影响，探讨SHP-2作为ICAM-1的下游信号分子在ICAM-1介导的中性粒细胞黏附、跨内皮细胞迁移和维持内皮细胞通透性中的作用。我们结果表明当内皮细胞处于非炎症状况下，ICAM-1、SHP-2和VE-cadherin由于蛋白互作，形成复合体状态，当中性粒细胞在内皮细胞黏附后，活化了ICAM-1导致了ICAM-1与VE-Cadherin的分离，然后VE-Cadherin与细胞骨架蛋白actin的结合，这样导致VE-cadherin在细胞膜上的移动，使得内皮细胞之间出现没有VE-cadherin的空隙，这样中性粒细胞可以经此空隙通过内皮细胞。这种VE-cadherin的在细胞膜上的移动，维持了中性粒细胞迁移过程的内皮细胞通透性的相对稳定。我们的研究，阐述了中性粒细胞跨内皮细胞迁移过程中，ICAM-1的信号转导是如何消除VE-cadherin对中性粒细胞迁移造成的阻碍。这有别于那种认为VE-cadherin的磷酸化导致它们之间的相互作用破坏，内皮细胞通透性增加有利于中性粒细胞跨内皮细胞迁移的认识。另一方面通过研究PRRSV感染猪肺组织中ICAM-1信号通路，以及中性粒细胞在感染猪肺组织中的募集和浸润，探讨ICAM-1介导信号通路与猪肺损伤之间相互关系。研究结果表明PRRSV感染可以引起中性粒细胞以ICAM-1依赖和非依赖两种方式在猪肺组织中募集和浸润；同时研究还表明VCAM-1和IL-8可以作为肺损伤的标志物。研究将有助于阐明猪肺损伤的机理，也将为防治肺损伤和猪育种提供新思路。