PTRF调控的IL-33亚细胞定位在鼻病毒诱发哮喘急性加重中的作用机制研究

Acute exacerbation is a major cause of worsening symptoms, hospital admission and increased healthcare cost in patients with asthma, human rhinovirus infection is the most common pathogen of asthma exacerbation, and IL-33 play a major role in the development of rhinovirus-induced asthma exacerbation. PTRF is proved to be involved in cellular transport and membrane repair. Our preliminary research found the interaction of PTRF and IL-33 and that truncated PTRF without nuclear export sequence(NES) resulted in IL-33 nuclear location. It is suggested that PTRF would play pivotal role in rhinovirus-induced asthma exacerbation through modulating IL-33 translocation from nuclear to cytoplasm and extracellular secreting. So in this project we plan: (1) In asthmatic patients, to explore the relationship of PTRF and IL-33, airway inflammation, rhinovirus-induced asthma exacerbation. (2) In cultured primary bronchial epithelial cells, to confirm that PTRF can modulate IL-33 cellular translocation and secreting. In stable transfected cell line, to investigate the effect of different PTRF status on IL-33 cellular translocation and secreting by modification of PTRF (over-expression, gene silence, phosphorylation and truncation). (3) In HDM sensitized rhinovirus-infected mice, demonstrate that PTRF could regulate the development of rhinovirus-induced asthma exacerbation by controlling IL-33 cellular translocation and secreting. This project will provide deep understanding for innate immunity in asthma exacerbation which could provide a potential therapeutic way for asthma.

哮喘急性加重是哮喘患者症状恶化、住院和医疗费用增加的主要原因，鼻病毒感染是哮喘急性加重的主要原因，IL-33在鼻病毒感染诱导哮喘急性加重中起关键作用。PTRF参与细胞内物质转运和胞膜修复。前期研究发现PTRF与IL-33存在相互作用，无出核序列PTRF截断体可导致IL-33不能出核，提示PTRF调控IL-33核-浆移位和释放，从而在鼻病毒诱发的哮喘加重中起关键作用。我们拟通过：①人体试验探索鼻病毒诱发哮喘加重时PTRF与IL-33、气道炎症、哮喘加重间的关系。②体外原代细胞实验明确PTRF能否调控IL-33亚细胞定位和释放；在稳转细胞系，考核不同PTRF状态（过表达、基因沉默、磷酸化、截断体）对IL-33的影响。③动物模型证明PTRF通过调控IL-33亚细胞定位和释放，在病毒诱发哮喘加重中的作用。该课题将为哮喘发病机制提供理论创新，初步确定鼻病毒诱发哮喘加重的潜在治疗靶点。

支气管哮喘是一种以气道炎症和气道高反应为特征的慢性炎症性疾病，病因错综复杂，目前的药物治疗难以根治哮喘，并容易反复出现急性发作。气道上皮细胞释放的IL-33通过促进树突状细胞的成熟和活化诱导Th2免疫应答，或直接激活ILC2细胞导致气道嗜酸性炎症的发生，是哮喘致病过程中的关键。目前认为，生理条件下，IL-33储存在细胞核内，一旦细胞破坏或者整个黏膜屏障被破坏，核内的IL-33即刻被动释放至细胞外。然而，除了在细胞坏死过程中被动释放之外，目前对于IL-33是否可能主动从细胞内释放至细胞外却知之甚少。.本课题通过亲和串联纯化及质谱分析方法对IL-33蛋白质复合体进行解析，并对可能影响IL-33释放的蛋白进行深入研究。通过聚合酶I和转录释放因子(Polymerase I And Transcript Release Factor, PTRF)敲除小鼠明确PTRF对哮喘发生发展的影响。在此基础上，体外细胞实验进一步明确可能的机制。.实验结果发现PTRF可能与IL-33的释放相关，当PTRF不能出核时IL-33也不能出核，同时伴随有IL-33释放的减少；第158位酪氨酸是PTRF磷酸化的主要位点且影响其与IL-33的相互作用；LPS或HDM刺激均可导致HBE细胞中PTRF去磷酸化改变。在激发阶段与对照组相比，PTRF+/-小鼠气道炎症和BALF中嗜酸性粒细胞浸润更明显，BALF中IL-33水平更高；脾、外周淋巴结体外刺激后细胞上清中的IL-4, IL-5及IL-13水平无差异，但肺组织细胞体外刺激后细胞上清中的IL-4, IL-5及IL-13水平更高；脾、外周淋巴结体外刺激后IL-4+CD4+, IL-5+CD4+及IL-13+CD4+细胞比例无差异，但肺组织细胞体外刺激后IL-4+CD4+, IL-5+CD4+及IL-13+CD4+细胞比例更高。在致敏阶段两组均无明显差异。.因此我们得出：PTRF是IL-33蛋白复合体的成分之一，与IL-33存在相互作用。PTRF+/-小鼠在OVA哮喘模型中激发阶段显示出更严重的气道高反应以及2型免疫应答;但在致敏阶段与对照小鼠未出现明显差异。PTRF的磷酸化状态影响PTRF本身的亚细胞定位，进而调控了IL-33的释放程度。