mTOR调控的巨噬细胞记忆在慢性炎症性肠病发生发展中的表观遗传学机制研究

The mechanisms of initiation and maintenance of inflammation in chronic inflammatory bowel disease (IBD) is not clear. During chronic inflammation, monocytes (Mo) differentiate into pro-inflammatory macrophages (MF), which play an important role in IBD. “Trained immunity” refers to the memory characteristics of the innate immune system. Monocytes/macrophages have the ability of innate immune memory. Activation of mTOR signaling acts as metabolic basis for trained immunity. However, whether MF-mediated memory and whether mTOR dependent epigenetic regulation is involved in the generation and maintenance of chronic IBD. In our former study, we found that DSS-induced chronic colitis showed a significant amplification of macrophage subset in the intestinal lamina propria(LP), suggesting that: during chronic intestinal inflammation, the activation of mTOR acts as epigenetic switch for training macrophages, which lead to the rapid production of a large amount of pro-inflammatory factors. In the meantime, the MFs acquire the latent enhancers and turn into the inflammation-trained macrophages which can even exacerbate the inflammation. Furthermore, we will explore the role of mTOR dependent MFs training in the development of DSS-induced chronic colitis by using of modern immunological and epigenetic techniques. This research will provide the experimental basis for elucidation the underlying pathogenesis of chronic inflammatory bowel disease and ultimately provide new therapeutic targets for chronic inflammatory diseases.

慢性炎症性肠病（IBD）炎症状态的产生和维持机理不明。炎症状态下单核细胞（Mo）分化成的促炎性巨噬细胞（MF）是参与慢性IBD的重要成分。最近研究发现MO/MF具有天然免疫记忆的特性（又称“trained immunity”），mTOR调控的表观遗传学变化是其分子基础，但尚不清楚MF记忆是否参与慢性IBD产生和维持，以及mTOR调控的表观遗传学变化是否在其中发挥重要作用。前期预实验发现DSS诱导的慢性肠炎中，肠道MF大量扩增，推测在IBD中，mTOR启动天然免疫记忆的表观遗传学开关，使肠道MF迅速合成炎性因子并产生“潜在的增强子”，形成具有免疫记忆的炎性MF，参与IBD的产生和维持。本课题将采用现代免疫学和表观遗传学技术，探讨mTOR调控的Mo/MF天然免疫记忆在DSS诱导的慢性肠炎中的作用和表观遗传学机理。本课题将为阐明慢性肠道IBD的发病机理作铺垫，为治疗慢性炎症性疾病提供新的靶点。

关于单核巨噬细胞天然免疫记忆的研究进展迅速。体内体外实验已经证明以卡介苗(BCG)为代表的减毒活疫苗、β-葡聚糖（β-glucan）、脂多糖（LPS）、 修饰的低密度脂蛋白（氧化型 LDL 或乙酰化 LDL）甚至细胞因子IL-1β可以诱导单核巨噬细胞产生“训练后的免疫”，即巨噬细胞的天然免疫记忆。本课题研究了肠道相关病毒：热灭活的EV71病毒、人轮状病毒减毒活疫苗以及免疫佐剂poly(I:C)诱导巨噬细胞产生“训练后的免疫”。在体外细胞实验中，热灭活的EV71病毒预处理，可以显著诱导小鼠腹腔巨噬细胞以及骨髓来源的巨噬细胞产生“训练后免疫”，表现为初次刺激结束一周后再次接受poly(I:C)刺激时产生更多的IL-1β和TNF-α。在人单核细胞系THP-1中，poly(I:C)、人轮状病毒减毒活疫苗 RV 和热灭活的 EV71 病毒诱导人单核细胞产生类似“训练后免疫”的效应。分别用 poly(I:C)、人轮状病毒减毒活疫苗 RV 或热灭活的 EV71 病毒预刺激 THP-1 细胞24小时，去除刺激 6 天后，再次受到模拟 RNA 病毒感染的 poly(I:C)、 模拟人轮状病毒感染的 RV 疫苗以及模拟EV71病毒感染的灭活 EV71病毒刺激时，比对照刺激的静息THP-1细胞具有更强的产生 IL-1β和TNF-α的能力。进一步研究发现灭活的EV71 病毒通过诱导巨噬细胞表达TLR3，增强其对poly(I:C)刺激的敏感性，TLR3 部分介导了小鼠巨噬细胞的“训练后免疫” 效应。此外，我们建立了稳定的制备小鼠肠道固有层细胞的实验体系，为后续开展体内实验观察肠道病毒疫苗或灭活肠道病毒诱导肠道巨噬细胞天然免疫记忆提供实验技术基础。本课题观察和验证了肠道病毒相关刺激诱导巨噬细胞天然免疫记忆的现象，提示肠道巨噬细胞可能也具有天然免疫记忆，并将进一步在体内实验研究肠道巨噬细胞这种记忆是如何形成的，针对何种物质形成记忆以及确认肠道记忆性巨噬细胞的标志分子以及其中的表观遗传学机制，从而揭示肠道巨噬细胞记忆对肠道致病微生物的防御作用，为肠道致病微生物感染的预防和治疗提供新的思路。