IRGM介导细胞自噬在麻风分枝杆菌免疫识别中的机制研究

Leprosy has brought serious damage to patients' health. Lepra reaction is a unique phenomenon, which normally happens after the antibiotic treatment on the leprosy patients. It causes damages on skins and nerves. However, the mechanism of this reaction remains unclear. IRGM plays critical roles in defending bacteria in human bodies. Previously, we have identified that the dynamics of the bacteria is one of the most important reasons for the recognition by the immune system. Also, dead M. leprae causes dramatic increase of IRGM than live M. leprae in monocytes and macrophages. We hypothesize that the death of M. leprae after treatment stimulates IRGM and IRGM-induced immune responses, which eventually results in the leprosy reaction. In the current study, we plan to assess the mRNA and protein levels of IRGM under different infection conditions; we plan to analyze the function, regulation and immune responses of IRGM under different infection conditions by using immuno- fluorescence technology; we plan to confirm the data above through leprosy patients with different stages; we plan to investigate the therapeutic effect of IRGM on leprosy through mice model. The study will shed light on understanding the mechanism of M. leprae infection and potential effect of IRGM on humans.

麻风病临床危害巨大，麻风反应加重其致残、致障损害，且常见于抗菌治疗之后，具体机制仍不明确。我们在前期研究中发现，麻风分枝杆菌的活力不同是机体对细菌产生免疫耐受或识别的重要原因；死菌可以刺激免疫细胞中IRGM/自噬活性显著升高，而活菌感染抑制IRGM/自噬活性。据此提出科学假设：治疗后麻风分枝杆菌活力减低诱导了IRGM/自噬途径以及随后的免疫应答，促进临床上麻风反应的发生。本课题将从mRNA及蛋白质水平全面比较不同活性麻风分枝杆菌诱导IRGM/自噬水平的改变；应用免疫荧光等技术深入分析不同感染状态下IRGM功能、自噬调节因子以及细胞免疫应答的改变；并在不同临床阶段的麻风患者体内检测IRGM/自噬活性进行验证。本研究有助于阐明麻风的发病机理、探究分枝杆菌感染的免疫耐受与识别机制，为临床减少麻风畸残危害提供指导。

麻风病临床危害巨大,麻风反应加重其致残、致障损害,且常在抗菌治疗之后发生。活的麻风分枝杆菌能够感染巨噬细胞，而麻风分枝杆菌的死菌也可以被巨噬细胞吞噬，激发后续免疫过程。课题组按计划研究了体外条件下，麻风分枝杆菌的死菌与活菌诱导巨噬细胞IRGM／自噬活性及抗原递呈的改变，并观察自噬活性与麻风分枝杆菌感染、麻风反应之间的关系。课题组发现，活麻风分枝杆菌感染状态下巨噬细胞向M2型转变，具体表现在活麻风分枝杆菌感染后的巨噬细胞分泌大量IL-10，而IL-1β、TNF-α和IL-6分泌降低；同时，细胞表面MHC II类分子(HLA-DR + HLA-DQ)表达减少、CD163表达上升。研究发现不同活性麻风分枝杆菌感染对于巨噬细胞的影响是不同的，而IL-10、IL-1β、IL-12 和TNF-α等细胞因子对于IRGM和自噬活性又有相应的调节作用，表明不同活性的麻风分枝杆菌对IRGM的影响是多重传导路径。我们之前观察到活麻风分枝杆菌会优先地启动抗炎T细胞，表现为低IFN-γ分泌水平和高IL-10分泌水平、Fowxp3表达增强以及细胞毒性降低。课题进一步研究发现，活麻风分枝杆菌选择性地抑制巨噬细胞的IRGM自噬反应、被活菌感染的巨噬细胞诱导低炎性/调节性T细胞比率，与培养在含有死菌株环境中的巨噬细胞相比，活菌感染的巨噬细胞检测到较低的MHC II标记。并且在低感染复数下，灭活菌处理的巨噬细胞表现出显著的较高水平的凋亡作用，活麻风分枝杆菌抑制了宿主细胞凋亡。因为缺少凋亡作用，活菌感染巨噬细胞后阻止了更少激活旁观者抗原呈递细胞，从而阻止促炎症反应T细胞启动。在活麻风分枝杆菌处理条件下，FITC标记的巨噬细胞更偏向于M2型并优先启动Treg细胞的反应；通过这个机制活麻风分枝杆菌会削弱自噬水平，及其引发的促炎症免疫反应。课题组阐明了IRGM/细胞自噬途径在巨噬细胞识别麻风分枝杆菌过程中的作用及机制，并从不同角度深入探讨这一问题，明确其作用机制的多样性和交叉性。本研究协助阐释了麻风反应为何在有效抗菌治疗后发生、探究分枝杆菌感染的免疫耐受与识别机制,为临床减少麻风畸残危害提供了科学指导。