IL-22相关宿主免疫在皮肤暗色真菌感染中的作用研究

Dematiaceous fungal infections always start from skin. With its recalcitrant lesions and prolonged course, the infection can severely affect the patients’quality of life and even be life-threatening. Dematiaceous fungal infection is the ideal model to study cutaneous and subcutaneous host defense against opportunistic fungi, due to its skin specificity and fungal specificity. We previously reported CARD9 mutations and downstream immunodeficiencies in 8 patients of pheohyphomycosis. Functional studies showed marked decreased IL-22 levels against relevant fungi in both patients and Card9 KO mice compared with controls, highlightening the critical role of IL-22 in cutaneous dematiaceous fungal infections. However, the exact mechanism of how IL-22 related host defense takes part in the pathogenesis of cutaneous dematiaceous fungal infections and how it is produced is still unknown. This proposed study will choose four representatives of dematiaceous fungi, using patients’ tissue and murine model to study the production, source and signal transduction. Meanwhile, use keratinocytes and IL-22 KO mice, to study how IL-22 mediates cutaneous inflammation, triggers antimicrobial peptide secretion, and its synergetic effect with other cytokines. Our study may serve as a potential target for developing IL-22 and anti-microbial peptide related immunotherapies in intractable cutaneous fungal infections in the future.

暗色真菌感染常累及皮肤，病程迁延、顽固难治，影响患者生活质量甚至威胁生命。其感染相关宿主免疫机制具有皮肤及真菌特异性，是研究条件致病真菌感染中皮肤抗真菌免疫的良好模型。本课题组前期发现了8例皮肤暗色丝孢霉病患者存在CARD9缺陷以及下游的免疫异常，患者及小鼠的功能学研究提示IL-22在皮肤暗色真菌感染中发挥重要作用。为阐明IL-22相关宿主免疫在皮肤暗色真菌感染中的具体机制，本申请拟选取4种常见暗色真菌为代表，在患者皮损及小鼠感染模型中明确皮肤暗色真菌感染时IL-22的产生、来源及其通路，通过角质形成细胞系以及IL-22基因敲除小鼠的体内、体外实验，明确IL-22在皮肤暗色真菌感染中介导的免疫炎症效应、产生抗菌肽的机制和生物学效应、以及与其他细胞因子的协同效应。本课题的实施将为开展以IL-22、抗菌肽为突破的针对顽固性皮肤粘膜真菌感染的特异性免疫治疗提供重要的理论依据。

暗色真菌感染常累及皮肤，病程迁延、顽固难治，影响患者生活质量甚至威胁生命，是研究条件致病真菌感染中皮肤抗真菌免疫的良好模型。本课题组前期发现皮肤暗色丝孢霉病患者存在CARD9缺陷以及下游的免疫异常，患者及小鼠的功能学研究提示IL-22在皮肤暗色真菌感染中发挥重要作用。本研究拟基于前期发现，阐明IL-22相关宿主免疫在皮肤暗色真菌感染中的具体机制。在本研究中，课题组首先构建野生型小鼠暗色真菌皮肤感染模型，结合转录组学、单细胞转录组学分析，初步明确了IL-22在皮肤暗色真菌感染中的早期即有产生、主要来源为T淋巴细胞、主要效应细胞为角质形成细胞和T淋巴细胞。其次，课题组利用Il-22基因敲除小鼠构建皮肤暗色真菌感染模型，通过表型观察及免疫学检测，阐明IL-22在皮肤暗色真菌感染中介导的免疫炎症效应，初步证实了IL-22缺陷可加重皮肤暗色真菌感染表型，延长病程，影响炎症因子、趋化因子、抗菌肽的产生；并通过角质形成细胞系与暗色真菌体外共培养体系，验证了IL-22介导炎症反应、促进角质形成细胞产生抗菌肽的效应。最后，课题组进一步利用Card9基因敲除小鼠皮肤暗色真菌感染模型，通过IL-22质粒和IL-22重组蛋白的应用，初步证实了局部注射IL-22重组蛋白可部分纠正CARD9相关的宿主免疫缺陷。此外，本课题执行过程中，课题组新收集了CARD9缺陷相关顽固性真菌感染患者，包括3例暗色真菌感染、5例非暗色真菌感染患者，丰富了对CARD9相关临床疾病谱的认识，并通过转录组学分析初步证实了临床表型不同的CARD9缺陷患者的宿主免疫差异。综上，本课题组通过体内、体外相关研究，阐释了IL-22相关宿主免疫在皮肤暗色真菌感染中的重要作用，加深和丰富了对暗色真菌皮肤感染的致病机制的认识，并为开展以IL-22、抗菌肽为突破的针对顽固性皮肤粘膜真菌感染的特异性免疫治疗提供重要的理论依据。