SCARF1在Kupffer细胞介导的凋亡细胞清除及肝移植免疫耐受中的机制研究

The prompt removal of apoptotic cells by phagocytes is important for immune tolerance induction. Kupffer cells (KCs), the most important resident phagocytes of the liver, comprise one of the major population of the hepatic nonparenchymal cell fraction, and the tolerogenic properties of the liver are generally accepted. Therefore increased attention has focused on the possible role and mechanism of KCs from liver allograft in tolerance induction. Over a decade of research, our group demonstrated that KCs induced antigen-specific T cell apoptosis is crucial for promoting immune tolerance formation, but we don’t how apoptotic T cells are cleared in liver after transplantation. A recent study reported that scavenger receptor class F member 1 (SCARF1) plays a pivotal role in apoptotic cells clearence and the molecule shows more powerful engulfment ability than other “eat-me” molecules (such as MFG-E8, CD91, Tim-3, Tim-4, et al). But so far there is no related research in solid organ transplantation, especially in liver. We hereby put forward a hypothesis that up-regulation of SCARF1 in KCs may induce liver transplant tolerance via enhancing antigen-specific apoptotic T cells clearance and immunosuppressive cytokines secretion. To clarify the role of the molecule in liver tolerance induction, we will separate KCs and establish liver transplantation model in mice, using SCARF1 gene knock-in or knock-out mice to enhance or inhibit SCARF1 expression both in vitro and in vivo. Once the hypothesis of up-regulation of SCARF1 in KCs mediating the self-tolerance induction in liver transplantation is corroborated, this molecule can become a novel target for treatment of acute rejection.

凋亡细胞被吞噬细胞及时有效清除是免疫耐受微环境形成的重要条件。项目组前期发现：Kupffer细胞（KCs）是肝内主要吞噬细胞，其介导的T细胞凋亡是肝移植免疫耐受形成的重要原因；但当凋亡细胞超过KCs清除能力时，则会诱导排斥反应。新近发现清道夫受体F类成员1（SCARF1）在调控凋亡细胞清除，释放免疫抑制因子，诱导免疫耐受微环境形成中发挥关键作用；且其调控作用强于既往发现的“噬我”分子。但相关研究主要集中在自身免疫性疾病方面，尚未涉及移植领域，更未涉及KCs。我们认为该分子在KCs介导的凋亡细胞清除及诱导肝移植免疫耐受中也起重要作用。因此，本项目选择肝KCs为靶细胞，以SCARF1为切入点，分离KCs并建立肝移植模型，采用基因敲除、敲入及纳米技术，沉默或增强SCARF1表达，探讨SCARF1在KCs介导的凋亡细胞清除中的作用及相关分子机制，阐明该分子在诱导移植肝脏免疫耐受形成中的作用机制。

研究背景：急性排斥反应是影响肝移植患者长期生存的重要因素。凋亡细胞的消除被认为在免疫耐受微环境的形成中起作用。SCRAF1在凋亡细胞的清除和免疫耐受微环境的形成中发挥了重要作用。Kupffer细胞(KCs)是一种肝脏非实质细胞，其具有较高的可塑性促进KCsM2型极化有利于免疫耐受微环境的形成。SCARF1可诱导抗原提呈细胞可产生大量IL-10，其途径可能与SCARF1介导的APCs吞噬增强有关。PI3K-AKT信号通路在巨噬细胞极化调控中发挥重要作用，特别是通过影响STAT3的磷酸化水平。而PI3K-AKT信号通路本身受到细胞质钙浓度变化的影响。在APC吞噬凋亡细胞的过程中，细胞内钙浓度显著升高。因此，KCs吞噬凋亡的T淋巴细胞后，促进其M2型转化，分泌大量抗炎因子，形成免疫耐受微环境，而SCRAF1介导的钙依赖性PI3K-AKT-STAT3信号通路可能发挥了重要作用。主要研究内容：（1）明确了SCARF1在急性排斥反应中具有保护作用；（2）阐明了SCARF1的保护作用与促进其凋亡清除、M2型极化有密切关系；（3）探索了SCRAF1介导的钙依赖性PI3K-AKT-STAT3信号通路在该过程中的调控效应。重要结果与关键数据：（1）经WB、免疫荧光检测，与免疫耐受组相比，肝移植后急性排斥组中KCs内的SCARF1降低，提示SCRAF1与急性排斥反应呈负相关；（2）过表达KCs内SCARF1后，肝移植后急性排斥组病理损伤程度、肝功能标志物水平均显著改善，提示其有利于减轻急性排斥程度；（3）过表达KCs内SCARF1后，肝移植后急性排斥组中凋亡细胞、M2型KCs数量、抗炎因子表达量均显著增高，提示其有利于免疫耐受微环境形成；（4）SCARF1介导的KCs吞噬能力增强是清除凋亡细胞所必需的；（5）阻断KCs吞噬功能后，KCs M2型极化下降，提示SCARF1介导的吞噬增强作用促进了KCs的M2极化；（6）经WB、免疫荧光染色检测发现，钙依赖的PI3K-AKT-STAT3信号通路在吞噬过程中活性增强；（7）阻断PI3K、AKT、STAT3活性后，过表达SCARF1引起的KCs M2型极化增加被逆转，提示SCARF1介导的Ca2+依赖性PI3K-AKT-STAT3信号通路促进了KCs M2极化。科学意义：本课题探索了可能的、较新颖的治疗方法来诱导肝移植后免疫耐受微环境的形成。