南京醫科大學第一附屬醫院姚欣課題組揭示DEL-1抑制哮喘氣道中性粒細胞炎癥的作用機制！
2023年9月，南京醫科大學第一附屬醫院姚欣教授研究團隊在Allergy?(IF?12.4)雜志在線發表題為“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現，內皮細胞發育調節蛋白-1（DEL-1）主要表達于支氣管上皮細胞，且在哮喘過程中表達下降，揭示了DEL-1在中性粒細胞從組織向氣道的遷移中發揮關鍵作用，參與調節哮喘氣道中性粒細胞炎癥，為今后中性粒細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胞和細胞成分參與的以氣道慢性炎癥為特征的異質性疾病。越來越多的證據表明，中性粒細胞引起的氣道炎癥與重癥哮喘和突發致死性哮喘密切相關，而血管中性粒細胞經黏附和跨內皮細胞從組織向氣道的遷移是引發中性粒細胞型哮喘的關鍵過程。內皮細胞發育調節蛋白1（DEL-1）是一種胞外基質蛋白，可作為內源性抗粘附因子競爭性結合中性粒細胞LFA-1，阻斷中性粒細胞通過LFA-1/ICAM-1途徑遷移出血管，DEL-1是否參與調節中性粒細胞介導的哮喘氣道炎癥目前尚不清楚。
研究方法與結果
1、哮喘患者肺組織支氣管上皮細胞、血清及EBC中DEL-1表達降低
通過對健康對照者和哮喘患者的肺組織進行免疫組化染色分析，作者發現DEL-1蛋白主要在支氣管上皮細胞中表達，但在哮喘患者支氣管上皮中的表達水平低于健康組。進一步檢測哮喘患者血清DEL-1水平，發現重度哮喘患者血清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胞及中性粒細胞與淋巴細胞比率呈顯著負相關。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的表達也大大降低，并且高嗜中性粒細胞患者的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細胞因子、中性粒細胞氣道炎癥標志物、中性粒細胞彈性蛋白酶的濃度均增高，DEL-1水平與中性粒細胞氣道炎癥標志物水平呈顯著負相關。
圖1. 哮喘患者肺組織支氣管上皮細胞及血清中DEL-1表達降低，與血中性粒細胞呈負相關
2、哮喘中性粒細胞的支氣管上皮細胞遷移與LFA-1/ICAM-1相互作用有關，并被DEL-1抑制
研究表明，人支氣管上皮細胞（16HBECs）中DEL-1的產生可被IL-17、IL-4和LPS抑制。為確定哮喘患者嗜中性粒細胞粘附支氣管上皮細胞的潛在分子機制，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胞中ICAM-1和LFA-1在16HBECs上的共定位，結果顯示LFA-1及其配體ICAM-1在該共培養模型中共定位，表明ICAM-1與LFA-1的結合可能在哮喘中性粒細胞-支氣管上皮粘附和遷移中起作用。體外細胞粘附和遷移實驗數據表明，與健康對照組相比，哮喘患者的中性粒細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胞粘附和遷移。此外，外源性DEL-1顯著抑制IL-17誘導的中性粒細胞粘附和經上皮遷移，提示哮喘中性粒細胞-支氣管上皮細胞遷移是由IL-17驅動的，DEL-1可抑制其遷移。
圖2. DEL-1抑制哮喘中IL-17介導的中性粒細胞粘附和經上皮遷移
3、DEL-1過表達可減弱嗜中性粒細胞哮喘小鼠氣道中性粒細胞浸潤
為了闡明DEL-1在哮喘中的表達和分布及其與氣道中性粒細胞的相關性，作者建立了OVA誘導的哮喘小鼠模型(常規致敏)和OVA/LPS誘導的嗜中性粒細胞哮喘小鼠模型，與人類哮喘一樣，DEL-1的表達主要局限于小鼠支氣管上皮細胞，且表達水平在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和中性粒細胞數量呈負相關，與IL-4水平無顯著相關性。隨后，作者借助AAV6病毒載體在中性粒細胞哮喘模型中過表達DEL-1并使用抗IL-17抗體，治療后嗜中性粒細胞哮喘模型氣管壁上皮細胞增厚，細胞粘附明顯受損，OVA/LPS誘導的炎癥和重構變化也得到了緩解，此外BALF總細胞數以及BALF淋巴細胞(LYM)和中性粒細胞(NEU)均顯著減少。
圖3. DEL-1抑制嗜中性粒細胞哮喘小鼠肺組織炎癥細胞浸潤
結論
結合人類臨床樣本以及中性粒細胞哮喘和中性粒細胞遷移的體內外模型數據，本研究闡明了哮喘患者EBC和血清DEL-1水平降低，并與中性粒細胞相關標志物相關。IL- 17誘導16HBE中DEL-1的下調，而外源性DEL-1治療顯著抑制IL-17誘導的哮喘中性粒細胞粘附和經上皮遷移，此外AAV過表達DEL-1可顯著減弱嗜中性粒細胞哮喘小鼠氣道中性粒細胞浸潤，揭示了DEL-1在中性粒細胞性哮喘中的潛在作用。
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