小窝蛋白caveolin-1在细颗粒物PM2.5诱导的内吞和炎症反应中的作用机制研究

Particulate matter (PM2.5) is one of the key factors in respiratory system diseases, while the detailed molecular mechanisms of the process remain unclear. In our recent studies, we found that the expression of Caveolin-1 was decrease with the treatment of PM2.5, while the expression of inflammatory factors were increased. Our group have already found that Caveolin-1 can affect the pathogenesis of COPD by inhibiting autophagy, also first discovered that autophagy is essential for PM2.5 induced inflammation. So based on the former research, this project will deeply explore the role and mechanisms of Caveolin-1 in PM2.5 induced airway inflammation and endocytosis, and verify whether it is depended on autophagy or not. By using Caveolin-1 knock down mice and caveolin-1 siRNA, cDNA, varies inhibitors and by blocking autophagy and lysosomes, we detect the expression of caveolin-1, the procedure of cell endocytosis, the expression of inflammatory factors and autophgy related genes and proteins. This study will identify an important role of Caveolin-1 in PM2.5 induced airway inflammation and mucus hypersecretion, which would shed new lights for prevention and treatment of airway inflammation induced by PM2.5.

细颗粒物PM2.5暴露可引起呼吸系统疾病，但致病机制尚不清楚。我们预实验发现PM2.5干预后气道上皮中的小窝蛋白Caveolin-1表达下降，而炎症因子表达却增加。而我们团队前期研究已发现Caveolin-1可通过自噬在COPD的发病过程中起重要作用，且自噬在PM2.5诱导的气道炎症中起重要作用。因此本课题将在前期研究基础上，深入探讨Caveolin-1在调控PM2.5诱导的气道炎症和细胞内吞中的作用，阐明其调控机制是否通过自噬。利用Caveolin-1敲除小鼠和Caveolin-1 siRNA、cDNA及抑制剂阻断自噬和溶酶体，检测PM2.5诱导的急性气道炎症模型和16HBE细胞中Caveolin-1水平、细胞内吞，炎症因子和自噬相关蛋白的表达，阐明Caveolin-1在PM2.5诱导的气道炎症表达和细胞内吞过程中的关键调控机制，为有效防治PM2.5诱导的气道炎症反应提供新的思路。

目前已证实细颗粒物PM2.5长期暴露可导致各种呼吸系统疾病，但具体的致病机制尚不清楚，而Caveolin-1在慢阻肺的发病过程中起重要作用。本项目通过体外PM2.5干预气道上皮细胞，研究Caveolin-1的动态水平变化，并利用Caveolin-1 siRNA阻断表达Caveolin-1，通过检测肺组织和BALF IL-6和IL-8水平明确Caveolin-1是否参与PM2.5诱导的气道炎症，并通过电镜明确Caveolin-1敲除后是否可抑制细胞内吞过过程，并通过检测EPS15 mRNA水平，明确Caveolin-1参与内吞过程是否是EPS15介导。并利用Caveolin-1敲除小鼠构建急性气道炎症模型，通过体内动物模型验证Caveolin-1在PM2.5诱导的气道炎症和粘液分泌中的作用，我们通过研究发现：体外Caveolin-1siRNA后PM2.5干预下IL-6、IL-8、MUC5AC的mRNA表达水平皆明显下降，MUC5AC的荧光蛋白表达水平和IL-8的分泌皆明显下降，细胞内吞水平会下降，但EPS15的表达无明显改变，提示EPS15不参与Caveolin-1介导的细胞内吞过程；而通过PM2.5气道给药构建急性气道炎症模型，发现Caveolin-1敲除小鼠的细胞总数和中性粒细胞绝对水平皆明显下降，同时IL-6、KC和MUC5AC mRNA皆明显下降，血清IL-6和IL-8表现明显下降，提示抑制Caveolin-1表达可有效缓解气道炎症和粘液高分泌，对急性气道炎症起到保护作用。该研究首次证实Caveolin-1可调控PM2.5诱导的气道炎症表达和细胞内吞过程过程，这一过程不依赖于EPS15，这为有效防治PM2.5诱导的气道炎症反应提供新的思路。同时我们还探索了NSCLC患者免疫治疗导致肿瘤超进展的潜在机制，通过利用多重荧光免疫组化方法检测免疫治疗前后的肿瘤微环境以探索可能的肺癌免疫治疗所致超进展（HPD）的潜在机制。发现免疫治疗后CD8+ T细胞仅被招募到肿瘤间质中，但并没有浸润到肿瘤实质区，同时，肿瘤相关的巨噬细胞显著升高；相比之下，肿瘤实质区中CD56d im NK细胞减少，由此提示肿瘤微环境异常可能与HPD的发生密切相关。