南京医科大学第一附属医院姚欣课题组揭示DEL-1抑制哮喘气道中性粒细胞炎症的作用机制！
2023年9月，南京医科大学第一附属医院姚欣教授研究团队在Allergy (IF 12.4)杂志在线发表题为“DEL-1, as an anti-neutrophil transepithelial migration molecule, inhibits airway neutrophilic inflammation in asthma”的研究论文。文章首次在人及小鼠肺组织发现，内皮细胞发育调节蛋白-1（DEL-1）主要表达于支气管上皮细胞，且在哮喘过程中表达下降，揭示了DEL-1在中性粒细胞从组织向气道的迁移中发挥关键作用，参与调节哮喘气道中性粒细胞炎症，为今后中性粒细胞性哮喘诊治研究提供了新思路。
研究背景
支气管哮喘是由多种细胞和细胞成分参与的以气道慢性炎症为特征的异质性疾病。越来越多的证据表明，中性粒细胞引起的气道炎症与重症哮喘和突发致死性哮喘密切相关，而血管中性粒细胞经黏附和跨内皮细胞从组织向气道的迁移是引发中性粒细胞型哮喘的关键过程。内皮细胞发育调节蛋白1（DEL-1）是一种胞外基质蛋白，可作为内源性抗粘附因子竞争性结合中性粒细胞LFA-1，阻断中性粒细胞通过LFA-1/ICAM-1途径迁移出血管，DEL-1是否参与调节中性粒细胞介导的哮喘气道炎症目前尚不清楚。
研究方法与结果
1、哮喘患者肺组织支气管上皮细胞、血清及EBC中DEL-1表达降低
通过对健康对照者和哮喘患者的肺组织进行免疫组化染色分析，作者发现DEL-1蛋白主要在支气管上皮细胞中表达，但在哮喘患者支气管上皮中的表达水平低于健康组。进一步检测哮喘患者血清DEL-1水平，发现重度哮喘患者血清DEL-1水平明显低于非重度哮喘患者和正常人，血清DEL-1水平与血液中性粒细胞及中性粒细胞与淋巴细胞比率呈显著负相关。不仅如此，与健康对照组相比，非重度哮喘患者和重度哮喘患者的EBC样本中DEL-1的表达也大大降低，并且高嗜中性粒细胞患者的EBC DEL-1水平明显低于过敏性哮喘或高嗜酸性粒细胞患者，同时非重度哮喘患者和重度哮喘患者的EBC样本中T2细胞因子、中性粒细胞气道炎症标志物、中性粒细胞弹性蛋白酶的浓度均增高，DEL-1水平与中性粒细胞气道炎症标志物水平呈显著负相关。
图1. 哮喘患者肺组织支气管上皮细胞及血清中DEL-1表达降低，与血中性粒细胞呈负相关
2、哮喘中性粒细胞的支气管上皮细胞迁移与LFA-1/ICAM-1相互作用有关，并被DEL-1抑制
研究表明，人支气管上皮细胞（16HBECs）中DEL-1的产生可被IL-17、IL-4和LPS抑制。为确定哮喘患者嗜中性粒细胞粘附支气管上皮细胞的潜在分子机制，作者采用免疫荧光法检测了哮喘患者血液中提取的嗜中性粒细胞中ICAM-1和LFA-1在16HBECs上的共定位，结果显示LFA-1及其配体ICAM-1在该共培养模型中共定位，表明ICAM-1与LFA-1的结合可能在哮喘中性粒细胞-支气管上皮粘附和迁移中起作用。体外细胞粘附和迁移实验数据表明，与健康对照组相比，哮喘患者的中性粒细胞的粘附和迁移能力略有增加，阻断LFA-1可显著抑制中性粒细胞粘附和迁移。此外，外源性DEL-1显著抑制IL-17诱导的中性粒细胞粘附和经上皮迁移，提示哮喘中性粒细胞-支气管上皮细胞迁移是由IL-17驱动的，DEL-1可抑制其迁移。
图2. DEL-1抑制哮喘中IL-17介导的中性粒细胞粘附和经上皮迁移
3、DEL-1过表达可减弱嗜中性粒细胞哮喘小鼠气道中性粒细胞浸润
为了阐明DEL-1在哮喘中的表达和分布及其与气道中性粒细胞的相关性，作者建立了OVA诱导的哮喘小鼠模型(常规致敏)和OVA/LPS诱导的嗜中性粒细胞哮喘小鼠模型，与人类哮喘一样，DEL-1的表达主要局限于小鼠支气管上皮细胞，且表达水平在BALF中显著降低， IL-17和IL-4水平则显著升高，但DEL-1水平与 IL-17和中性粒细胞数量呈负相关，与IL-4水平无显著相关性。随后，作者借助AAV6病毒载体在中性粒细胞哮喘模型中过表达DEL-1并使用抗IL-17抗体，治疗后嗜中性粒细胞哮喘模型气管壁上皮细胞增厚，细胞粘附明显受损，OVA/LPS诱导的炎症和重构变化也得到了缓解，此外BALF总细胞数以及BALF淋巴细胞(LYM)和中性粒细胞(NEU)均显著减少。
图3. DEL-1抑制嗜中性粒细胞哮喘小鼠肺组织炎症细胞浸润
结论
结合人类临床样本以及中性粒细胞哮喘和中性粒细胞迁移的体内外模型数据，本研究阐明了哮喘患者EBC和血清DEL-1水平降低，并与中性粒细胞相关标志物相关。IL- 17诱导16HBE中DEL-1的下调，而外源性DEL-1治疗显著抑制IL-17诱导的哮喘中性粒细胞粘附和经上皮迁移，此外AAV过表达DEL-1可显著减弱嗜中性粒细胞哮喘小鼠气道中性粒细胞浸润，揭示了DEL-1在中性粒细胞性哮喘中的潜在作用。
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