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6月17号,国际学术期刊The Journal of Immunology
在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所孙兵课题组及合作者的题为皇家赌场68399,Novel
Function of Extracellular Matrix Protein 1 in Suppressing Th17 Cell
Development in Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

的最新研究进展。该研究成果揭示了细胞外基质蛋白1(Extracellular Matrix
Protein 1)对小鼠实验型自身免疫性脑脊髓炎(Experimental Autoimmune
Encephalomyelitis,EAE)的保护性和治疗性作用,这为开发治疗人类多发性硬化疾病新型药物提供了一个潜在的药物候选分子。

2017 年 2 月 20 日 Cellular & Molecular
Immunology杂志在线发表同济大学生命科学与技术学院杜昌升教授、交大医学院刘俊岭教授、国家新药筛选中心谢欣教授研究组合作完成的题为
“Deficiency of G protein Gαq ameliorates Experimental Autoimmune
Encephalomyelitis with impaired DC-derived IL-6 Production and Th17
Differentiation”
的研究论文。本文利用多发性硬化症小鼠模型结合基因敲除的手段,发现 G
蛋白家族成员 Gαq
参与调控多发性硬化症小鼠的发病。来自爱尔兰都柏林圣三一学院药学院生理系助理教授
Eric J Downer 博士同期发文对该工作进行了 Highlight,认为 “The findings
certainly place the spotlight on Gαq as the headline act to take to the
stage in the development of new GPCR strategies for MS therapy”。

孙兵课题组之前研究发现ECM1是一个II型T辅助细胞所分泌的糖蛋白,在免疫系统中,ECM1可以通过影响趋化因子受体S1P1的方式调节成熟的免疫细胞迁移出淋巴结并到达炎症反应部位。由于在免疫系统中,不同亚群的Th细胞以及其特异性的分泌分子具有相互拮抗抑制的作用,所以ECM1是否能够调控其他Th亚群细胞的发育以及其所介导的自身免疫疾病并不清楚。

多发性硬化症(Multiple
sclerosis,MS)是一种与神经系统相关的自身免疫性炎性疾病。它的特征是免疫调节的中枢神经系统的脱髓鞘和神经退行性病变,临床表现多为视觉障碍、吞咽困难、肌肉无力、忧郁、协调与讲话困难、认知障碍、平衡障碍、体热和疼痛等,发病严重的可导致活动性障碍和残疾。MS
的发病机制目前尚不明确。其中普遍认为 CD4+ T 细胞,尤其是 Th1 和 Th17
亚群细胞的过度激活,是导致多发性硬化症发病的重要原因。实验性自身免疫性脑脊髓炎(Experimental
autoimmune encephalomyelitis, EAE)
是一种多发性硬化症的动物模型,其病理学特征及组织学特征与 MS 十分相似。

在研究员孙兵指导下,博士研究生苏攀等对ECM1蛋白在Th1/Th17细胞所介导的人多发性硬化症及其在动物模型EAE中的功能进行了深入的研究。

基于小鼠 EAE 模型的动物实验数据表明许多 G 蛋白偶联受体(G
protein–coupled receptors, GPCRs)在 MS
发病的多个方面起着至关重要的作用,我们和其他研究组曾报道多个 GPCRs
参与调控 MS/EAE 发病,受体药物可以有效抑制疾病的进展。然而作为 GPCRs
下游的信号转导分子 G 蛋白在 MS/EAE
发病过程中的功能却鲜有报道。本项研究发现 Gαq 敲除小鼠的 EAE
发病症状相比野生型小鼠明显减轻,进一步研究发现 Gαq
敲除小鼠外周淋巴组织中致病性的 Th17 细胞数量明显减少,并且 Th17
细胞相关特异性表达的基因也呈现出表达量降低的现象。进而我们又探究了 TH-17
细胞减少的原因,通过体外分化实验发现敲除 Gαq 能够直接抑制 Th17
的分化。同时 Gαq 也能够通过调控树突状细胞中 IL-6 的分泌来间接控制 Th17
的分化。最后我们发现 Gαq 调控 IL-6 的分泌是通过 Gαq-PLCβ-PKC 及
Gαq-MAPKs 来实现的。本研究为揭示 GPCR 信号通路在 MS
发生中的重要作用提供了理论依据,同时将为 MS
机制研究和疾病治疗提供新的线索。

研究人员首先使用昆虫细胞介导的真核表达系统成功表达具有正确修饰和蛋白活性的ECM1-Fc重组蛋白,并使用重组ECM1-Fc蛋白作为治疗药物在EAE疾病诱导的早期尾静脉注射给药,发现ECM1蛋白可以非常有效抑制小鼠EAE疾病的发生和发展过程。研究人员通过长达5年的努力,建立了体外DC-T细胞共培养系统,构建了ECM1转基因小鼠,发现ECM1蛋白可以抑制EAE小鼠体内致病性Th17细胞的产生进而抑制EAE疾病的发生。机制研究发现,ECM1蛋白可以与DC细胞表面的整合素αv分子相互作用,这种相互作用封闭了整合素αv分子与前体TGF-b的相互结合,使细胞外前体的TGF-b不能够被整合素αv剪切活化,从而抑制了细胞外活性TGF-b的产生,进而导致Th17细胞的分化过程被抑制。研究还发现,不仅外源的重组ECM1蛋白可以治疗EAE,内源性的ECM1蛋白也同样具有治疗EAE的效果。

本研究在杜昌升教授指导下完成。论文的第一作者为来自同济大学的博士研究生赖炜明和蔡盈盈同学。参与此项研究工作的还有研究生周金凤、陈帅、覃朝燕、杨翠霞;以及交大医学院刘俊岭教授、国家新药筛选中心的谢欣教授。同济大学生命科学与技术学院的张儒副教授和医学院的陈小平教授在本项目研究中也提供了指导和帮助。杜昌升研究组一直从事以
MS
为代表的自身免疫疾病的发病机理解析和诊治新策略的研究,为治疗自身免疫疾病提供新的潜在药物靶点。本研究得到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、上海市教委、及同济大学项目的资助,在同济大学完成。

该研究有助于进一步深入理解人类多发性硬化症的发病机理,为多发性硬化症以及其他Th17细胞所介导的自身免疫性疾病的治疗提供了新的药物候选。

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该工作是由上海生科院生化与细胞所孙兵课题组、美国NIH教授朱锦芳课题组和浙江大学教授吴志英课题组合作完成的,并得到国家自然科学基金委、国家科技部“973”计划、中科院与诺和诺德合作项目的经费支持。该工作的数据收集工作得到生化与细胞所公共技术服务中心细胞分析技术平台、动物实验技术平台、分子生物学技术平台的大力支持。

文章链接

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ECM1抑制Th17细胞的形成和EAE疾病的发生。ECM1蛋白处理抑制小鼠EAE疾病的严重程度;ECM1蛋白抑制Th17细胞关键转录因子RORC的表达。ECM1蛋白处理抑制Th17细胞特异性细胞因子il-17a的表达。Fast
Blue染色检测不同处理组小鼠脊髓组织损伤程度;H&E染色检测不同处理组小鼠脊髓组织炎症水平;ECM1与整合素αv相互作用;ECM1不影响DC细胞TGF-b、IL-6、IL-23和IL-1b的基因表达;ECM1抑制DC细胞培养上清中活性TGF-b的水平;ECM1抑制DC-T细胞共培养条件下Th17细胞的分化;DC-T细胞共培养Th17细胞分化程度量化;共培养上清中活性TGF-b的水平。

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