TLR4信号强度决定新生鼠和成年鼠再次感染RSV后转归的机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770994
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0803.黏膜免疫与区域免疫
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Respiratory syncytial virus (RSV) is a common cause of severe lower respiratory tract diseases (bronchiolitis and pneumonia) during infancy and early childhood. RSV-F protein is one of the ligand of TLR4. Two polymorphic point mutations in the human TLR4 gene, Asp299Gly and Thr399Ile, have been associated with severe RSV disease in infants and young children. These mutations were linked with LPS hyporesponsiveness in vitro and in vivo. The applicant found previously that the initial infection in neonatal mice and adult mice resulted in Th2/Th1-biased immune responses, respectively. Dendritic cells play an important role in these age-dependent responses. The crosstalk between RSV and airway epithelial cells (AEC) regulates DC migration and maturation through epithelial cell-derived cytokines, such as IL-33. It has been shown that level of inhaled LPS signaling through TLR4 and the distinct TLR4-expressing cell compartment determines the type of immune responses and airway inflammation. Based on these observations, the applicant hypothesize that “the level of TLR4 signaling determines the sequel of age-related RSV infection.” The weak TLR4 signaling during neonatal RSV infection induces AEC to release IL-33, which in turn promotes Th2 polarization. Upon re-infection these mice will develop asthma-like responses. To test this hypothesis, the role of TLR4 in RSV re-infection, and by which mechanisms it exert its functions were investigated by using TLR4 knock out mice, DC adopted transfer experiments, cytokine and antibody treatment experiments. Our investigation will elucidate for the first time the effects of TLR4 signaling on the development of age-dependent airway inflammation and hyperresponsiveness.
呼吸道合胞病毒(RSV)F蛋白是TLR4的配体。研究显示:携带TLR4突变基因型(LPS低反应性)的儿童感染RSV易致严重下呼吸道感染。申请者前期工作发现新生鼠/成年鼠初次感染RSV后分别出现Th2/Th1应答偏移,且与肺脏DC密切相关。RSV与呼吸道上皮细胞(AEC)的对话,可通过释放细胞因子调控DC向肺组织的趋化和成熟。哮喘研究发现,TLR4既可引起Th1应答和炎症反应,又是Th2应答的必要条件,取决于TLR4信号强弱及其所在的细胞类型。据此提出假说:“TLR4信号的强弱决定不同鼠龄动物再次感染RSV后的转归”。新生鼠感染RSV产生的TLR4信号较弱,导致AEC分泌IL-33调节DC功能,促进Th2应答,再次感染后出现哮喘样反应。本项目拟利用基因敲除小鼠、过继转移实验、细胞因子和抗体干预手段,以再次感染后呼吸道反应作为主要检测指标,阐明TLR4参与不同鼠龄动物再次感染后转归的作用机制。

结项摘要

新生期/婴儿期是呼吸道病毒感染以及过敏性疾病发病的“窗口期”, 针对这一时期肺部免疫的年龄特点,建立合适年龄的动物模型,阐明该阶段病毒/过敏原进入机体后,与呼吸道上皮细胞、固有免疫细胞及适应性免疫细胞的相互作用,是研究肺部免疫相关疾病的当务之急。绝大多数儿童哮喘属于过敏性哮喘。源自呼吸道和免疫系统对环境中过敏原的高敏感性并产生过度反应,导致气道炎症和狭窄。“农场效应”是指农场长大的孩子不易患过敏性哮喘,“卫生假说”对此的解释是农场环境增加了接触各种微生物及其产物(如LPS)的机会,但机制尚未阐明。本研究首先发现致敏期LPS处理具有年龄依赖性差异效应:即在削弱OVA诱导的Th2型呼吸道过敏性炎症的同时,仅成年鼠诱导Th17偏移,而新生鼠LPS处理抑制Th2应答,但未诱发Th17偏移。目前认为肺部Th17细胞和中性粒细胞与更为严重的激素抵抗型哮喘有关,可能并不是有益的,这表明在“时间窗”内,致敏期LPS处理将使患者受益。继而,我们成功建立了模拟农场效应的新生期LPS暴露模型,首先证实了BALB/c小鼠新生期LPS暴露可抑制后续OVA诱导的呼吸道过敏性炎症。进而通过RNA测序技术,发现新生期LPS暴露可引起肺组织IRG1表达升高,并可持续至成年期。IRG1是线粒体相关酶,负责催化三羧酸循环中间产物顺乌头酸脱羧产生衣康酸。衣康酸是兼具免疫调节功能的代谢物,在巨噬细胞发挥多重抗炎作用。随后发现激发期给予衣康酸类似物(DMI)可抑制过敏性哮喘反应,由此将IRG1/衣康酸轴与“农场效应”联系在一起。另外,我们发现新生鼠肺脏pDC缺如是导致新生鼠哮喘反应加重的重要因素,肺脏pDC可通过分泌IFN-抑制上皮来源细胞因子的分泌,以发挥其负调控作用;最后,通过体外培养BMDC,我们发现品系和年龄可影响BMDC的表型、功能以及对LPS刺激的反应强度。本项目的顺利完成一方面深化我们对肺组织呼吸道上皮细胞、ILC2、DC以及免疫效应细胞(Th2)之间作用网络的认识,发现LPS与呼吸道哮喘样反应之间的年龄依赖性作用机制,另一方面发现IRG1/衣康酸轴可能为“农场效应”的机制之一,衣康酸也可作为治疗过敏性哮喘的潜在药物进行转化。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Neonatal LPS Administered Before Sensitization Reduced the Number of Inflammatory Monocytes and Abrogated the Development of OVA-Induced Th2 Allergic Airway Inflammation.
致敏前给予新生儿 LPS 可减少炎症单核细胞的数量并消除 OVA 诱导的 Th2 过敏性气道炎症的发展
  • DOI:
    10.3389/fimmu.2021.725906
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Frontiers in immunology
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Gao L;Wu M;Liu H;He M;Jiang H;Shang R;Wang Q;Song Z;Huang Y;Han J
  • 通讯作者:
    Han J
Plasmacytoid dendritic cell deficiency in neonates enhances allergic airway inflammation via reduced production of IFN-alpha
新生儿浆细胞样树突状细胞缺陷通过减少 IFN-α 的产生而增强过敏性气道炎症
  • DOI:
    10.1038/s41423-019-0333-y
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Cellular and Molecular Immunology
  • 影响因子:
    24.1
  • 作者:
    Wu Min;Gao Liuchuang;He Miao;Liu Hangyu;Jiang Han;Shi Ketai;Shang Runshi;Liu Bing;Gao Shan;Chen Hebin;Gong Feili;Gelf;Erwin W.;Huang Yafei;Han Junyan
  • 通讯作者:
    Han Junyan

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其他文献

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韩军艳的其他基金

不同鼠龄BALB/c小鼠肺脏DC的基本属性及其介导RSV感染后免疫应答偏移的作用机制
  • 批准号:
    91542103
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    67.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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