NK细胞介导的内源性ACh抗炎通路调控CNS自身免疫反应的机制研究

A considerable number of studies have demonstrated that acetylcholine-synthesizing immune cells can dampen inflammation by endogenous cholinergic anti-inflammatory pathway.Recently, we have found a subpopulation of NK cells can produce acetylcholine(ACh). Importantly, the ACh-producing NK cells are capable of attenuating experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) severity, but the mechanism of action is not clear. The goals of the present study are to: 1) analyse the immune phenotype and biological characteristics of the subpopulation of ACh-producing NK cell, 2) dissect cellular and molecular mechanisms uderlying NK cells's protective effects on EAE clinical, and 3) explore the molecular mechanism of its chemotaxis and migration to lesions and interacting with nerve cells. Our research is to reveal the anti-inflammation mechanism of acetylcholine-synthesizing NK cells, and establish foundation for immune therapies for CNS inflammatory disorders based on endogenous cholinergic anti-inflammatory pathway.

近些年大量研究显示能够合成乙酰胆碱(ACh)的免疫细胞可以通过内源性胆碱能抗炎通路(CAP)抑制外周免疫炎症反应，但这些细胞是否能够通过该通路影响中枢神经系统（CNS）的免疫炎症反应并不清楚。我们已积累了大量关于自然杀伤（NK）细胞及ACh的类似物烟碱抗CNS自身免疫炎症的工作基础，最近我们又新发现能够合成ACh的NK细胞具有强烈抑制CNS免疫炎症反应的作用，但具体机制尚待研究。本课题以实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)小鼠为模型，研究NK细胞介导的内源性ACh 抗炎通路调控CNS自身免疫反应的机制，主要预期目标：1）分析能够合成ACh的NK细胞的免疫表型和生物学特性；2）研究其对EAE临床、病理及氧化炎症的影响及细胞机制；3）探索其向炎症病灶迁移、趋化及与脑内神经细胞相互作用的分子机制。本课题将揭示能够合成ACh的NK细胞抗炎机制，为利用内源性胆碱能抗通路治疗自身免疫性疾病提供实验基础。

乙酰胆碱（ACh）是一种神经递质，在起到神经传递作用之外，研究表明它也可以参与神经免疫抗炎反应，即胆碱能抗炎通路（Cholinergic Anti-inflammatory Pathway， CAP）。近年来，研究报道免疫细胞中具有独立于神经系统的胆碱能系统，如B细胞、T细胞和巨噬细胞等，但作为淋巴细胞之一的自然杀伤(natural killer， NK)细胞能否合成ACh未见报道，其在胆碱能抗炎通路中所发挥的作用尚未清楚，尤其是其在中枢神经系统内的免疫和炎症反应的机制中的作用亟待阐明。本项目以分泌ACh的NK细胞为切入点，利用ChAT-EGFP转基因小鼠和实验性脑脊髓炎模型，对上述问题进行了探索：（1）NK细胞作为天然免疫系统的重要组成部分，具有合成和分泌Ach的功能；（2）体外培养发现炎症激活状态下的NK细胞可以增加Ach的合成和分泌；利用ChAT-EGFP小鼠诱导EAE疾病模型中，发现相较于幼稚NK细胞，外周分化成熟的NK细胞胆碱乙酰化酶(cholineacetyltransferase, ChAT)表达增加，并且进一步向中枢迁移浸润的NK细胞ChAT表达更为显著；（3）利用荧光共聚焦显微镜发现EAE小鼠中枢ChAT+ NK 细胞与外周迁移浸润中枢的CCR2+Ly6Chigh单核巨噬细胞存在相互趋化作用，并且可以通过抑制这类促炎性单核巨噬细胞活化和分泌炎症因子发挥抑制中枢神经系统自身免疫反应的作用。因而，我们提出这群ChAT+ NK细胞具有独特的免疫表型，并且通过向CX3CR1-/- EAE小鼠中枢注射ChAT+ NK细胞，发现该群细胞在维持机体免疫稳态，抑制CNS过度免疫炎症反应和自身免疫性疾病中发挥重要作用。此外，我们还发现外源性尼古丁在中枢神经系统自身免疫性疾病中发挥着重要的抗炎作用，可以激活中枢神经系统的烟碱型ACh受体通路，增加神经生长因子及免疫调节因子的释放（如BDNF、IL-10等），并且降低炎性相关因子（包括IL-1β、IL-6等）的释放；另一方面发现尼古丁可以通过抑制炎症趋化因子的释放，抑制外周CCR2+Ly6Chigh促炎性单核巨噬细胞和中性粒细胞的浸润，从而明显地延迟和减弱对髓磷脂抗原的炎症性和自身免疫反应。在本项目支持下，共发表SCI收录文章24篇（见附件）。