IL-33在中枢神经系统内的主动释放及缓解自身反应性脑脊髓炎的作用及机制

The pathogenesis, especialy the mechanism of remission of autoimmune encephalomyelitis is not clear. IL-33, a new member of IL-1 family, is highly expressed in the central nervous system (CNS).Wether it can be actively secteted needs to be further addressed. The level of IL-33 is associated with autoimmune encephalomyelitis, however, what roles it plays is unknown. Based on the preliminary data, including blockade of IL-33 aggravates the encephalomyelitis and more IL-33 is released in the CNS, we propose that IL-33 which is actively released by pro-inflammatroy cytokine stimulated astrocytes and/or neurons can attenuate the inflammation and promote the remission of disease via influencing the expression of adhesion molecules and chemokines, regulating the infiltration of immune cells, inhibiting effector T cells function, and up regulating Tregs function in CNS. In the project, we will demonstrate the above hypothesis using IL-33 receptor ST2-/- mice and IL-33-/- mice and immunological methods. Our study will address the active release of IL-33 and the new mechanism of encephalomyelitis remission, as well as supply the new clues and targets for the clinical therapy.

自身反应性脑脊髓炎是神经系统最常见的自身免疫病，自发缓解机制不清楚。IL-33是IL-1家族的新成员，能否主动释放是未解之谜。神经中枢组成性高表达IL-33且水平与自身反应性脑脊髓炎存在明确的相关性，但具体作用及机制远未阐明。根据前期研究结果显示阻断IL-33的作用能显著加重疾病;疾病进程中，IL-33在中枢释放增多；申报者推测，神经中枢的星形胶质细胞和/或神经元在受到炎性刺激时能够主动释放IL-33，通过影响中枢粘附分子和趋化因子的表达，调控免疫细胞浸润；通过直接或间接作用，抑制浸润TH17、TH1细胞和CD8+T细胞的促炎作用，增强Treg细胞的抑制功能；最终减弱炎症，促进疾病缓解。本项目将使用受体ST2基因敲除鼠和IL-33基因敲除鼠，分别构建嵌合鼠，利用免疫学和神经学手段证明上述假说。阐明IL-33的主动释放方式，揭示自身反应性脑脊髓炎自发缓解的中枢机制，为临床诊疗提供新线索和靶点

生理情况下，IL-33表达在多种细胞核内，作为非组蛋白调控DNA修复和基因转录。当细胞坏死时，IL-33被动释放至胞外，发挥警报素和细胞因子的功能，因此IL-33又属于IL-1家族的成员。我们的前期研究提示，中枢神经系统是IL-33高表达的区域，而IL-33在中枢神经系统自身免疫病中的作用及机制尚不清楚。本项目自主繁育了IL-33-/-小鼠，以实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的小鼠模型为研究对象，通过主动EAE及被动EAE模型结合体外实验深入探讨了中枢神经系统内的IL-33的分布、释放和对自身反应性脑脊髓炎发生发展的影响。.结果显示IL-33主要由星形胶质细胞和神经元表达，小胶质细胞不表达；其受体ST2主要由星形胶质细胞和小胶质细胞表达，神经元不表达。在自身免疫性脑脊髓炎的起病和高峰时期，神经中枢胞内IL-33显著减少，胞外IL-33显著增加，恢复期则反之。星形胶质细胞在炎症刺激下可以主动释放IL-33，表明IL-33可通过自分泌和旁分泌的方式在神经中枢发挥作用。IL-33可减少疾病微环境刺激的原代星形胶质细胞的增殖和促炎因子的释放以及原代小胶质细胞促炎因子的释放。.IL-33敲除小鼠主动诱导EAE比野生小鼠病情更重，利用IL-33-/-小鼠转输野生型髓鞘蛋白特异性的TH17细胞制备EAE被动诱导模型显示，中枢敲除了IL-33的小鼠比未敲除小鼠EAE病情更重且不易缓解，而利用抗体中和中枢来源的IL-33亦可加重EAE，这些证据都表明中枢来源的IL-33在EAE中发挥缓解疾病的作用。这种缓解作用是通过调控多种免疫细胞和神经中枢定居细胞实现的，如减少病变部位具有致病作用的TH1和TH17细胞，减少小胶质细胞和DC增，特别是产生iNOS的促进炎症的小胶质细胞，减弱星形胶质细胞的活化，增加减轻疾病的TH2细胞和NK细胞。.本项目的研究结果阐明了IL-33的主动释放及对自身反应性脑脊髓炎的保护作用和机制，对深入理解IL-33作用的复杂性和多样性，自身反应性脑脊髓炎的自发缓解机制具有重要意义。在完成预定研究计划的同时，也初步探讨了另一种警报素分子HMGB1在EAE疾病中的作用，发现HMGB1分子在神经中枢广泛表达，EAE时，HMGB1表达增加，释放增加，中和神经中枢HMGB1的作用显著减轻疾病。