HMGB1介导自噬在TDI哮喘气道炎症和气道重塑中的作用及机制研究

Toluene diisocyanate (TDI) is a kind of occupational irritant chemicals causing occupational asthma after long-term exposure. Airway inflammation and airway remodeling have been considered a key risk factor in occupational asthma. To date, The pathogenesis of the respiratory system injury induced by TDI is still unclear. Our previous study found increased expression of HMGB1 and autophagy activation in airway epithelial cell induced by TDI. HMGB1 is known to induce airway inflammation by activating autophagy, however, the pathogenesis is still unclear in TDI-induced asthma. Our study aimed to explore the role and mechanism of HMGB1-dependent autophagy in airway injury of TDI-induced asthma. We will assess changes of airway inflammation and airway remodeling in the collected sputum cells from workers exposed to TDI and detect changes of cytokines profile expression in serum and sputum by flow cytometry. We also observe the expression of HMGB1 and autophagy-related protein in sputum cells. We will develop the mouse asthma model induced by TDI and explore the effect of HMGB1-dependent autophagy on TDI-induced asthma. In cultured human airway epithelial cell, we will elucidate the interaction between HMGB1 and autophagy. Outcomes of this project will give important evidences for early biomarkers screening and health surveillance in exposed workers and provide new targets for the treatment of occupational asthma.

甲苯二异氰酸酯（TDI）是一种职业性刺激性化学物，长期吸入可引起职业性哮喘。气道炎症和气道重塑是发病的早期关键危险因素，其发生机制尚不明确。我们前期研究发现TDI可诱导人呼吸道上皮细胞中高迁移率族蛋白B1（HMGB1）表达升高，细胞自噬增加。已知HMGB1可以通过激活自噬诱导炎症反应，但其在TDI所致哮喘中的作用尚不清楚。本研究旨在进一步探讨HMGB1介导的自噬在TDI哮喘气道损伤中的作用及其机制。我们将通过人群研究评估暴露工人早期气道炎症和气道重塑反应，分析相关细胞因子谱改变，观察诱导痰细胞中HMGB1及自噬相关蛋白的表达变化。进一步在哮喘小鼠模型中探讨HMGB1介导的自噬在TDI哮喘发病中的作用。利用体外实验阐明HMGB1对TDI诱导人呼吸道上皮细胞自噬的调控模式。为进一步筛选TDI哮喘早期效应标志物提供线索，为TDI职业暴露人群的健康监护和职业性哮喘的治疗提供依据。

甲苯二异氰酸酯（TDI）作为一种重要的工业原料和室内环境污染物，是我国诱发职业性哮喘的主要原因之一。目前，TDI诱导哮喘的发病机制尚未完全阐明，缺乏早期的效应标志物和有效地治疗靶点。本研究主要研究内容如下：.1.开展了TDI职业暴露工人早期健康效应标志物研究：采用横断面研究的流行病学方法，确定作业环境TDI浓度及尿中代谢产物甲苯二胺（TDA浓度），分析暴露工人外周血炎性因子、淋巴细胞表观遗传调控相关酶和免疫调节相关酶mRNA的表达水平与工人暴露时间、暴露水平及肺功能损伤间的相关关系，确定TDI职业暴露工人外周血IL-6、MIP、MCP水平与TDI暴露水平、工人肺功能损伤相关；诱导痰TSLP高表达、外周血Th17/Treg细胞失衡与工人肺功能损伤相关，为TDI职业暴露工人的早期健康监护提供了效应指标。.2.完善了TDI哮喘发病机制：.（1）确定了RORγt、IL-17A和Foxp3基因启动子区域甲基化异常与TDI哮喘小鼠发病间的关联。.（2）阐明了TDI通过激活HMGB1/TLR4，激活AMPK，促进ROS释放，激活细胞自噬，活化NFκB和NLPR3炎性小体，诱导气道上皮细胞炎性反应的机制。.（3）阐明了TDI诱导支气管上皮细胞线粒体过度分裂激活了线粒体自噬，促进了NLRP3炎性小体的活化，抑制TDI诱导的线粒体过度分裂及其线粒体自噬的过度活化可抑制NLRP3炎性小体的活化。.3.开展TDI哮喘治疗靶点研究：（1）证实TSLP中和抗体可通过抑制IL-17释放减轻TDI诱导小鼠哮喘症状。（2）阐明甘草酸（GL）可通过抑制HMGB1表达，减少TDI诱导的哮喘气道炎性反应，减轻气道高反应性、气道重塑等哮喘症状。.该项目创新成果，完善了该病的发病机制和早期生物标志物研究，探索了将TSLP及HMGB1调控炎性信号通路作为TDI哮喘治疗的可能靶点，为开发TDI哮喘的治疗药物提供了新的思路。