肥大细胞在绿脓杆菌感染中的免疫调控

Pseudomonas aeruginosa is an opportunistic pathogen and causes lung infection in immune compromised individuals. Mechanisms of immune response to P. aeruginosa infection require further investigation. Mast cells have been recognized as sentinels in immune system by orchestrating host response and recruiting neutrophils into the local tissue for the clearance of pathogen. Neutrophils transmigrate across epithelium to reach airway. We recently found that mast cells express innate immune receptors (Toll-like receptors, TLRs). P. aeruginosa infection activates mast cells leading to NFκB activation, cytokine production and modulation of epithelial cells. Thus, we hypothesize that mast cells respond to P. aeruginosa through TLR involved mechanisms, modulate epithelial cell activation and regulate neutrophil trans-epithelial migration. The specific aims of this proposal are: (1) To examine a role of TLRs and CFTR in P. aeruginosa-induced mast cell activation; (2)To examine a role of mast cells in P. aeruginosa-induced innate immune receptor expression and functional activation of epithelial cells; (3) To examine a role of mast cells in P. aeruginosa-induced neutrophil trans-epithelial migration. This project will provide important information on the role of mast cells and TLRs in P. aeruginosa-induced inflammation of relevance to the design of additional therapeutic strategies in P. aeruginosa-associated diseases.

绿脓杆菌是一种机会病原菌，主要威胁免疫功能低下的人群，引起肺感染。其免疫应答机理尚需深入研究。肥大细胞是免疫系统的前线哨兵，可引导免疫功能的发展，并诱导中性粒细胞迁移到感染部位以清除细菌。中性粒细胞需跨上皮细胞迁移才可到达呼吸道。前期研究发现，肥大细胞表达固有免疫受体(TLRs)和囊性纤维化跨膜传导调节体(CFTR)。绿脓杆菌刺激肥大细胞NFκB激活、促进细胞因子产生并调节上皮细胞功能。但机理尚不清楚。本项目提出创新性假说：绿脓杆菌感染时，肥大细胞通过TLR相关机制激活，并调控上皮细胞功能和调节中性粒细胞跨上皮细胞迁移。本研究将检测①TLRs和CFTR 在绿脓杆菌诱导肥大细胞激活过程中的作用；②肥大细胞对绿脓杆菌诱导的上皮细胞表达固有免疫受体，和对上皮细胞功能的影响；③肥大细胞在绿脓杆菌诱导中性粒细胞跨上皮迁移过程中的作用。本项目为研发新的抗绿脓杆菌感染治疗方法提供理论基础。

绿脓杆菌是一种条件病原菌，常引起免疫功能低下人群的肺部感染，是医院获得性肺炎（HAP）、肺囊性纤维化(CF)、慢性阻塞性肺炎（COPD）患者发病和死亡的主要原因。肥大细胞是免疫系统的前线哨兵，可引导免疫功能的发展，并诱导中性粒细胞跨上皮细胞迁移到感染部位以清除细菌。早期研究发现，肥大细胞表达TLRs和囊性纤维化跨膜传导调节体(CFTR)。绿脓杆菌能刺激肥大细胞NFκB激活，促进细胞因子产生并调节上皮细胞功能，但机理尚不清楚。. 本课题发现：（1）CFTR调节绿脓杆菌诱导的人肥大细胞激活及肥大细胞与上皮细胞的相互作用；（2）肥大细胞对绿脓杆菌肺部感染具有保护作用，其作用机制是通过细胞自噬或介导中性粒细胞跨上皮细胞迁移实现的；（3）肥大细胞在绿脓杆菌感染过程中可以维持呼吸道上皮完整性，其机制包括减少上皮细胞凋亡和上皮TNF的产生。上述结果验证了立项假说：绿脓杆菌感染时，肥大细胞通过TLR等相关机制激活，并调控上皮细胞功能和调节中性粒细胞跨上皮细胞迁移。. 适度的免疫反应对于机体有效清除细菌感染、降低组织损伤至关重要。多种免疫细胞和分子参与了绿脓杆菌感染激发的免疫调控，但机制尚需深入研究。因此在项目执行过程中，我们还证明：（1）蛋白酪氨酸磷酸酶PTP1B负调控机体抵御绿脓杆菌肺部感染，但该分子仅在树突状细胞中发挥作用，而并不是肥大细胞行使功能必须的。此结果不仅说明肥大细胞内IgE介导的信号转导机制的独特性，也提示胞内可能拥有数量庞大且功能交错的磷酸酶共同调控IgE介导的磷酸化过程；（2）血小板作为肺部的新型免疫“细胞”，对绿脓杆菌肺部感染也具有保护作用，且其分泌的趋化因子CXCL4对机体抵御绿脓杆菌肺部感染至关重要。. 绿脓杆菌感染是重要医学难题，特别是在耐药性绿脓杆菌显现增加的趋势下，探讨通过调节免疫应答机理，用以治疗绿脓杆菌感染就显得更为重要。 本课题为我们了解绿脓杆菌相关的肺部疾病提供了重要而全新的信息，也为其治疗提供新的策略。