基于质谱流式的抗幽门螺杆菌药铋剂的免疫药理研究

Helicobacter pylori infection is a major risk factor of gastric cancer. H. pylori can secret a neutrophil activating protein (Hp-NapA), which causes neutrophil extravasation to gastric mucosa, and results in long-term inflammation and ulcer. In previous work, we found that bismuth from the quadruple therapy not only directly kills H. pylori, but also boosts the expression of an anti-inflammatory factor called annexin A1 in innate immune cells (neutrophil, NK cell, DC and monocyte). The expression of CD11b on neutrophils was also significantly reduced. It was found that, annexin A1 and its truncated peptides are inhibitory to CD11b function, and CD11b is critical for neutrophil extravasation. However, does bismuth suppress CD11b expression through annexin A1 induction, and then affects the extravasation of neutrophils, remains unknown. To elucidate the anti-inflammatory and anti-ulcer effects of bismuth during H. pylori infection, we plan to use Hp-NapA treated mice (with or without bismuth treatment) to study the accumulation of neutrophils in gastric mucosa, the expression of more than 20 related proteins in peripheral blood cells, gastric epithelial and tissue innate immune cells. Mass Cytometry and Imaging Mass Cytometry (IMC) will be used.

幽门螺杆菌是胃癌主诱因之一，它能分泌Hp-NapA蛋白，吸引中性粒细胞外渗至胃粘膜，导致持续性溃疡和细胞癌变。现主要以四联疗法，即质子泵抑制剂、铋剂和两种抗生素进行联合治疗。我们首次发现，铋剂除杀菌外，还对固有免疫有抑制作用。我们发现了铋剂显著提升抗炎因子annexin A1表达，影响中性粒、NK、DC细胞分化和CD11b、CD11c、CD28表达等一系列现象，牵涉蛋白达几十种。由于传统荧光流式技术通道有限，不能满足10个以上蛋白同时检测。为在个体水平进行综合研究，我们将采用质谱流式（CyTOF）及其成像技术，对胃肠道和外周血的上下游30几种关键蛋白进行单细胞同时监测，并利用tSNE等算法进行高维数据分析，以期揭示深层机制，为临床应用和新药开发、配伍提供支持。

背景和内容：铋剂通常用于治疗胃肠道疾病和幽门螺杆菌感染。早期的临床实践也揭示了铋对炎症和自身免疫性疾病的有效性，但其机制仍然未知。在之前细胞水平的研究中，我们证明在肾上皮细胞系中，铋的主要代谢途径是由谷胱甘肽和MRP1介导的正反馈，伴随着膜联蛋白A1上调。为了进一步研究，我们通过单细胞质谱流式、蛋白质组学和其他分子生物学技术，系统研究了小鼠血液、淋巴结和脾脏中免疫细胞、胃肠道和肾在铋剂影响下发生的变化。.结果和意义：在目前的研究中，我们证实了在动物体内，特别是免疫系统中，铋确实同时提高了细胞蛋白质S-谷硫酰化水平和膜联蛋白A1表达。而且，这种升高主要发生在固有免疫细胞，即树突状细胞、单核细胞、中性粒细胞和自然杀伤细胞中。有趣的是，在中性粒细胞中，较高的膜联蛋白A1水平伴随着较低的CD11b表达。此外，铋处理增加了树突状细胞CD11chigh亚型的数量，但减少了CD28 +自然杀伤细胞和γδ T细胞的数量。证明铋对哺乳动物固有免疫有综合影响。由于胃肠道是铋剂的主要工作环境，我们同时对胃肠道各个分段进行含对照组的实验。发现铋处理过的胃肠道各分段，特别是盲肠和大肠中，固有免疫相关蛋白的水平有大的下降。铋对胃肠道表皮线粒体、含硫/硒化合物和脂质代谢有较大影响，其中对固醇代谢的影响有可能是其诱导膜联蛋白A1高表达的上游。肾脏是铋在动物体内的主要代谢场所和富集地。顺铂是一种广泛使用的抗癌药物，倾向于积聚并引起严重肾毒性。之前的研究发现，铋预处理可降低顺铂诱导的肾毒性，为了了解铋对肾小管的影响，我们分析了铋处理后肾小管细胞的蛋白质组学变化。我们发现铋诱导大量谷胱甘肽合成，提升了谷胱甘肽S-转移酶活性和囊泡运输，最终将铋运入囊泡形成铋硫纳米颗粒，证明铋通过增强直接隔离来降低顺铂诱导的毒性。厘清铋对免疫细胞、胃肠道以及肾脏的影响，有力支持了铋剂的临床配伍、使用及新药开发。