南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院姚欣課題組揭示DEL-1抑制哮喘氣道中性粒細(xì)胞炎癥的作用機(jī)制！
2023年9月，南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院姚欣教授研究團(tuán)隊在Allergy?(IF?12.4)雜志在線發(fā)表題為“DEL-1, as an anti-neutrophil transepithelial migration molecule, inhibits airway neutrophilic inflammation in asthma”的研究論文。文章首次在人及小鼠肺組織發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育調(diào)節(jié)蛋白-1（DEL-1）主要表達(dá)于支氣管上皮細(xì)胞，且在哮喘過程中表達(dá)下降，揭示了DEL-1在中性粒細(xì)胞從組織向氣道的遷移中發(fā)揮關(guān)鍵作用，參與調(diào)節(jié)哮喘氣道中性粒細(xì)胞炎癥，為今后中性粒細(xì)胞性哮喘診治研究提供了新思路。
研究背景
支氣管哮喘是由多種細(xì)胞和細(xì)胞成分參與的以氣道慢性炎癥為特征的異質(zhì)性疾病。越來越多的證據(jù)表明，中性粒細(xì)胞引起的氣道炎癥與重癥哮喘和突發(fā)致死性哮喘密切相關(guān)，而血管中性粒細(xì)胞經(jīng)黏附和跨內(nèi)皮細(xì)胞從組織向氣道的遷移是引發(fā)中性粒細(xì)胞型哮喘的關(guān)鍵過程。內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)育調(diào)節(jié)蛋白1（DEL-1）是一種胞外基質(zhì)蛋白，可作為內(nèi)源性抗粘附因子競爭性結(jié)合中性粒細(xì)胞LFA-1，阻斷中性粒細(xì)胞通過LFA-1/ICAM-1途徑遷移出血管，DEL-1是否參與調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的哮喘氣道炎癥目前尚不清楚。
研究方法與結(jié)果
1、哮喘患者肺組織支氣管上皮細(xì)胞、血清及EBC中DEL-1表達(dá)降低
通過對健康對照者和哮喘患者的肺組織進(jìn)行免疫組化染色分析，作者發(fā)現(xiàn)DEL-1蛋白主要在支氣管上皮細(xì)胞中表達(dá)，但在哮喘患者支氣管上皮中的表達(dá)水平低于健康組。進(jìn)一步檢測哮喘患者血清DEL-1水平，發(fā)現(xiàn)重度哮喘患者血清DEL-1水平明顯低于非重度哮喘患者和正常人，血清DEL-1水平與血液中性粒細(xì)胞及中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比率呈顯著負(fù)相關(guān)。不僅如此，與健康對照組相比，非重度哮喘患者和重度哮喘患者的EBC樣本中DEL-1的表達(dá)也大大降低，并且高嗜中性粒細(xì)胞患者的EBC DEL-1水平明顯低于過敏性哮喘或高嗜酸性粒細(xì)胞患者，同時非重度哮喘患者和重度哮喘患者的EBC樣本中T2細(xì)胞因子、中性粒細(xì)胞氣道炎癥標(biāo)志物、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的濃度均增高，DEL-1水平與中性粒細(xì)胞氣道炎癥標(biāo)志物水平呈顯著負(fù)相關(guān)。
圖1. 哮喘患者肺組織支氣管上皮細(xì)胞及血清中DEL-1表達(dá)降低，與血中性粒細(xì)胞呈負(fù)相關(guān)
2、哮喘中性粒細(xì)胞的支氣管上皮細(xì)胞遷移與LFA-1/ICAM-1相互作用有關(guān)，并被DEL-1抑制
研究表明，人支氣管上皮細(xì)胞（16HBECs）中DEL-1的產(chǎn)生可被IL-17、IL-4和LPS抑制。為確定哮喘患者嗜中性粒細(xì)胞粘附支氣管上皮細(xì)胞的潛在分子機(jī)制，作者采用免疫熒光法檢測了哮喘患者血液中提取的嗜中性粒細(xì)胞中ICAM-1和LFA-1在16HBECs上的共定位，結(jié)果顯示LFA-1及其配體ICAM-1在該共培養(yǎng)模型中共定位，表明ICAM-1與LFA-1的結(jié)合可能在哮喘中性粒細(xì)胞-支氣管上皮粘附和遷移中起作用。體外細(xì)胞粘附和遷移實驗數(shù)據(jù)表明，與健康對照組相比，哮喘患者的中性粒細(xì)胞的粘附和遷移能力略有增加，阻斷LFA-1可顯著抑制中性粒細(xì)胞粘附和遷移。此外，外源性DEL-1顯著抑制IL-17誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞粘附和經(jīng)上皮遷移，提示哮喘中性粒細(xì)胞-支氣管上皮細(xì)胞遷移是由IL-17驅(qū)動的，DEL-1可抑制其遷移。
圖2. DEL-1抑制哮喘中IL-17介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞粘附和經(jīng)上皮遷移
3、DEL-1過表達(dá)可減弱嗜中性粒細(xì)胞哮喘小鼠氣道中性粒細(xì)胞浸潤
為了闡明DEL-1在哮喘中的表達(dá)和分布及其與氣道中性粒細(xì)胞的相關(guān)性，作者建立了OVA誘導(dǎo)的哮喘小鼠模型(常規(guī)致敏)和OVA/LPS誘導(dǎo)的嗜中性粒細(xì)胞哮喘小鼠模型，與人類哮喘一樣，DEL-1的表達(dá)主要局限于小鼠支氣管上皮細(xì)胞，且表達(dá)水平在BALF中顯著降低， IL-17和IL-4水平則顯著升高，但DEL-1水平與 IL-17和中性粒細(xì)胞數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，與IL-4水平無顯著相關(guān)性。隨后，作者借助AAV6病毒載體在中性粒細(xì)胞哮喘模型中過表達(dá)DEL-1并使用抗IL-17抗體，治療后嗜中性粒細(xì)胞哮喘模型氣管壁上皮細(xì)胞增厚，細(xì)胞粘附明顯受損，OVA/LPS誘導(dǎo)的炎癥和重構(gòu)變化也得到了緩解，此外BALF總細(xì)胞數(shù)以及BALF淋巴細(xì)胞(LYM)和中性粒細(xì)胞(NEU)均顯著減少。
圖3. DEL-1抑制嗜中性粒細(xì)胞哮喘小鼠肺組織炎癥細(xì)胞浸潤
結(jié)論
結(jié)合人類臨床樣本以及中性粒細(xì)胞哮喘和中性粒細(xì)胞遷移的體內(nèi)外模型數(shù)據(jù)，本研究闡明了哮喘患者EBC和血清DEL-1水平降低，并與中性粒細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物相關(guān)。IL- 17誘導(dǎo)16HBE中DEL-1的下調(diào)，而外源性DEL-1治療顯著抑制IL-17誘導(dǎo)的哮喘中性粒細(xì)胞粘附和經(jīng)上皮遷移，此外AAV過表達(dá)DEL-1可顯著減弱嗜中性粒細(xì)胞哮喘小鼠氣道中性粒細(xì)胞浸潤，揭示了DEL-1在中性粒細(xì)胞性哮喘中的潛在作用。
