Modulation of the Intestinal Immune Response in Necrotizing Enterocolitis

项目概要/摘要 坏死性小肠结肠炎（NEC）是早产儿胃肠道疾病死亡的主要原因 其特征在于不受控制的炎症反应。缺乏对机制的了解 调节恶性炎症级联反应，无法确定哪些婴儿易患NEC 以及缺乏治疗靶点都是导致死亡率持续高企的原因。的目标 拟议的研究是确定调节病理性免疫反应的机制， 并利用这些知识设计新的上皮细胞或免疫细胞特异性策略， 毁灭性的疾病本实验室最近发现白细胞介素-β 22（IL-β 22）信号通路 在减弱NEC期间的炎症反应方面起着关键作用，因为缺乏IL-122受体的小鼠 (IL-在NEC-E2的新生小鼠模型中， 比如肠道损伤我们证明，实验性NEC的小鼠产生了明显的证据， 小肠缺血和坏死，在具有完整IL-122信号传导的小鼠中， 施用重组IL-122。在寻求确定调解这种保护的机制时， 表明用重组IL-122治疗可降低促炎性Th 17淋巴细胞 浸润，我们已经表明有助于NEC发病机制。此外，我们还确定IL-122 信号传导在肠干细胞分化的调节中是重要的，如在肠干细胞分化中缺乏IL-122 Ra 1的小鼠。 肠表现出异常深刻的表型，其特征在于分泌的 肠道干细胞中的关键基因表达减少， 发展和防御。基于这些发现，我们假设IL-122信号转导途径可能是通过 受体IL-122 Ra 1通过1）增强肠干细胞功能，2）增加杯状细胞数量， 分化和3）将免疫细胞库向抗炎表型转变。我们将 通过汇集一个具有上皮细胞专业知识的多学科团队来完成我们的目标。 生物学、粘膜免疫学、大规模细胞计数、下一代测序、高分辨率共聚焦和 活体显微镜以及微流体和工程学，用于衍生人的体外模型 肠功能的研究。这些研究将在概念上取得重大进展， 了解参与衰减NEC的信号通路，解释了NEC的独特易感性， 我们将评估一种新的治疗策略， 通过在肠道环境中引入抗炎细胞因子IL-122来治疗NEC。

Project Summary/Abstract    Necrotizing enterocolitis (NEC) is the leading cause of death from gastrointestinal disease in premature infants  and is characterized by an uncontrolled inflammatory response. The lack of understanding of the mechanisms  that regulate the vicious inflammatory cascade, the inability to determine which infants are susceptible to NEC  and a lack of therapeutic targets all contribute to the persistently high mortality rate. The goals of the  proposed research are to determine the mechanisms that regulate the pathologic immune response  during NEC and use this knowledge to design novel epithelial-­or immune-­specific strategies for this  devastating disease. Our laboratory has recently discovered that the interleukin-­22 (IL-­22) signaling pathway  plays a critical role in attenuating the inflammatory response during NEC, as mice lacking the receptor for IL-­22  (IL-­22Ra1) on the intestinal epithelium demonstrate accelerated mortality in a neonatal mouse model of NEC-­ like intestinal injury. We demonstrate that mice subjected to experimental NEC develop gross evidence of  small intestinal ischemia and necrosis, that can be completely rescued in mice with intact IL-­22 signaling by  administering recombinant IL-­22. In seeking to determine the mechanisms mediating this protection, we have  demonstrated that treatment with recombinant IL-­22 decreases the pro-­inflammatory Th17 lymphocytic  infiltrate, which we have shown contributes to NEC pathogenesis. Furthermore, we also determined that IL-­22  signaling is important in the regulation of intestinal stem cell differentiation, as mice deficient in IL-­22Ra1 in the  intestine demonstrate an abnormally profound phenotype characterized by decreased numbers of secretory  cells in the intestine as well as decreased expression of critical genes involved in intestinal stem cell  development and host defense. Based on these findings, we hypothesize that IL-­22 signaling through the  receptor IL-­22Ra1 attenuates NEC by 1) enhancing intestinal stem cell function, 2) increasing goblet cell  differentiation and 3) shifting the immune cell repertoire towards an anti-­inflammatory phenotype. We will  complete our aims of this project by bringing together a multi-­disciplinary team with expertise in epithelial  biology, mucosal immunology, mass cytometry, next-­generation sequencing, high-­resolution confocal and  intravital microscopy as well as microfluidics and engineering for the derivation of in vitro models of human  intestinal function using gut-­on-­a-­chip devices. These studies will make a significant conceptual advance in  understanding the signaling pathways involved in attenuating NEC, explaining the unique susceptibility of the  premature infant to NEC based on a defect in IL-­22 signaling, and we will evaluate a novel therapeutic strategy  for NEC by introducing the anti-­inflammatory cytokine IL-­22 in the intestinal milieu.