基于ROS-NLRP3炎性小体/细胞焦亡途径研究活性维生素D3干预中性粒细胞性哮喘的作用及机制

Bronchial asthma is a heterogeneous disease. Neutrophilic asthma has been identified as a different asthma phenotype, with distinct features in pathophysiological mechanism and less responsiveness to inhaled corticosteroids. Inflammasome is an important component in innate immune. NLRP3 inflammasome involves in neutrophilic asthma. Many studies have proved vitamin D3 exhibits immunoregulatory activities. Our previous study demonstrated that an association between decreased serum vitamin D levels and outcomes of obese asthma, NLRP3 inflammasome activity. We hypothesized active vitamin D3 may ameliorate neutrophilic asthmal through regulation of ROS-NLRP3 inflammasome/pyroptosis pathway. We study NLRP3, caspase-1 and IL-1β protein expression, ratio of macrophage pyroptosis, reactive oxygen species, Th17 cells, the changes of immune microenvironment and airway inflammation in neutrophilic asthma using different concentrations of 1,25(OH)2D3 for treatment. And we make a comparative study at the tissue, cellular level adapting methods of animal model and cell culture. The aim of this research is to investigate wheather active vitamin D3 ameliorate neutrophilic asthma by inhibiting ROS-NLRP3 inflammasome/pyroptosis pathway. We will provide scientific basis for the pathogenesis of neutrophilic asthma and a potential target, new ideas of prevention and control for neutrophilic asthma or refractory asthma.

支气管哮喘是异质性疾病。中性粒细胞气道浸润是重症哮喘气道炎症重要表型,在发病机制和治疗反应上具有不同特点,对糖皮质激素治疗反应性差。炎症小体是固有免疫应答重要组成部分,NLRP3炎性小体参与中性粒细胞性哮喘。维生素D3具有免疫调节活性。我们前期研究发现血清维生素D3浓度降低和肥胖性哮喘的症状表现相关,和NLRP3炎性小体活性具有相关性。我们设想活性维生素D3通过抑制ROS-NLRP3炎性小体/细胞焦亡途径激活干预中性粒细胞性哮喘。本课题利用动物模型、细胞培养方法,使用不同浓度1,25(OH)2D3干预,研究小鼠中性粒细胞性哮喘NLRP3、caspase-1、IL-1β蛋白表达,测定巨噬细胞焦亡比例、氧化应激、Th17细胞和免疫微环境变化、气道中性粒细胞浸润和炎症状况。明确活性维生素D3通过抑制ROS-NLRP3炎性小体/细胞焦亡途径改善中性粒细胞哮喘作用及机制,为难治性哮喘防治提供新思路。

支气管哮喘是异质性疾病。中性粒细胞气道浸润是重症哮喘气道炎症重要表型，在发病机制和治疗反应上具有自身不同特点，导致对糖皮质激素治疗反应性差。炎症小体是固有免疫应答重要组成部分，NLRP3炎性小体参与中性粒细胞性哮喘。细胞焦亡是新型细胞死亡方式，与多种病理生理过程紧密相关，可由激活的炎性小体引发。维生素D3具有免疫调节活性，对固有免疫和特异性免疫功能都具有明显的调节效应。我们前期研究发现血清维生素D3浓度降低和肥胖性哮喘的症状表现相关，和NLRP3炎性小体活性具有相关性。我们研究探讨活性维生素D3通过抑制ROS-NLRP3炎性小体/细胞焦亡途径激活干预中性粒细胞性哮喘的机制和效果。课题通过制作支气管哮喘动物模型、以及采用细胞培养方法，使用不同浓度1,25(OH)2D3干预，测定小鼠中性粒细胞性哮喘NLRP3、caspase-1、IL-1β蛋白表达，测定巨噬细胞焦亡比例、氧化应激、Th17细胞和免疫微环境变化、气道中性粒细胞浸润和炎症状况。研究证明了VitD3在中性粒细胞性哮喘中的治疗效果，通过抑制ROS-NLRP3和干预细胞焦亡是VitD3干预中性粒细胞浸润的重要作用机制。1,25-二羟维生素D3能减轻中性粒细胞性哮喘小鼠气道炎症和炎性细胞因子分泌，抑制NLRP3、Caspase-1、GSDMD蛋白表达。1,25-二羟维生素D3可能通过调节NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号轴改善中性粒细胞性哮喘。研究揭示了1,25(OH)2D3干预中性粒细胞性哮喘的作用，为其临床应用于治疗中性粒细胞性哮喘或难治性哮喘提供了研究基础，为日后优化哮喘治疗方案提供了新的愿景和新思路。