神经-肥大细胞信号系统在抗角膜真菌感染中的作用机制研究

Fungal keratitis (FK) is a serious blinding disease, and the close interaction among nervous system, innate immunity and inflammatory response is very important for the control of infection. Literature analysis and our previous studies have shown that nerves and mast cells can form a nerve-mast cell signaling involved in the occurrence and development of the disease. However, this signaling is a new development in corneal antifungal infection, and its specific mechanism is still unclear. On the basis of fungal keratitis mouse model, the purpose of this project aims to study the new mechanism of nerve-mast cell signaling in fungal keratitis by disrupting or blocking different types of nerves and molecular intervention in normal mice and mast cell knockout mice, to reveal that different types of nerve-mast cell signaling play different roles in fungal keratitis, to elucidate that different types of nerves play important roles in fungal keratitis through their release of neuropeptides and mast cell surface receptors, and to screen out nerve-related substances that can effectively reduce corneal tissue damage and promote fungal killing. Accomplishment of this project will provide a new idea for the basic research of fungal keratitis, and may provide a new clinical treatment strategy, and improve the current treatment problems of fungal keratitis.

真菌性角膜炎是一种严重的致盲性疾病，而神经系统、固有免疫、炎症反应之间密切相互作用，对感染的控制极为重要。文献分析及我们的前期研究表明，神经和肥大细胞可组成神经-肥大细胞信号系统参与疾病的发生发展，然而，此信号系统在角膜抗真菌感染机制中尚属新发现，其具体作用机制尚不清楚。本项目拟基于真菌性角膜炎模型，通过对正常小鼠及肥大细胞敲除鼠进行不同类型神经的破坏或阻断以及分子学干预，研究神经-肥大细胞信号系统参与真菌性角膜炎这一新机制，揭示不同类型神经-肥大细胞信号系统在真菌性角膜炎中具有不同的作用，阐明不同类型神经通过其释放神经肽及肥大细胞表面受体在真菌性角膜炎中发挥作用，并从中筛选出有效减轻角膜组织破坏、促进真菌杀灭的神经相关物质。本课题的完成，将为真菌性角膜炎基础研究提供新的思路，并可能为临床提供新的治疗策略，改善目前真菌性角膜炎治疗难题。

真菌性角膜炎是一种严重的、难治性致盲性眼病。本研究前期提示神经-肥大细胞可能在真菌感染过程中具有重要作用。本研究通过体内外实验，应用分子生物学技术、病理学技术、RNAseq生物信息学技术，研究神经-肥大细胞在真菌感染过程中的作用及机制。证实：1）角膜缘具有交感神经和副交感神经，角膜缘神经与肥大细胞紧密联系具有组成神经-肥大细胞信号系统的结构基础；2）β受体阻断剂噻吗洛尔早期可促进前房积脓生成、提高TGF-β表达，降低角膜穿孔率；3）RNA-seq分析得出，在FK感染过程中，TIM影响神经系统、免疫系统、内分泌系统，参与角膜抗真菌感染过程；4）FK中晚期，TIM可通过促进细胞间粘附增强、血管紧张增加、TGF-β等信号通路，增强组织修复；5) 体外实验证实噻吗洛尔可刺激肥大细胞产生趋化因子趋化中性粒细胞，并促进ROS生成、增加中性粒细胞胞外捕获形成，并增强其对真菌孢子的吞噬，最终发挥抗真菌能力；6）噻吗洛尔亦可促进巨噬细胞TGF-β、肥大细胞IL-10表达增加调节真菌感染过程。通过以上研究，我们最终找到了能加速真菌杀灭、减轻组织破坏的神经相关药物——噻吗洛尔，并可能为真菌性角膜炎治疗提供辅助作用，实现更高的药物治愈率。