IL-1β促进中性粒细胞分化介导急性肺损伤的机制研究

Acute lung injury (ALI) is a critical illness with high mortality, without effective therapeutic modalities currently. The pathogenesis of this process remains unclear, and neutrophils play a key role in ALI. Evidence from recent research implicated that interleukin-1β (IL-1β) as a key proinflammatory cytokine, directly accelerates cell division and myeloid differentiation of hematopoietic stem cells (HSC). We have noticed that IL-1β promotes neutrophil differentiation, and deletion of IL-1 receptor attenuates LPS-induced neutrophil inflammation in a mouse model of acute lung injury. The current project therefore will isolate HSC from wild-type and IL-1 receptor knock out (IL-1R-/-) mice, and will examine the neutrophil differentiation, mature, apoptosis, proliferation, and phagocytic ability in liquid culture with IL-1β or the indicated inhibitors of signaling pathways downstream of IL-1 receptor. On the other hand, IL-1R-/- bone marrow will be transferred into wild-type mice, and will be intratracheal instilled LPS. The expression of neutrophil differentiation related molecules, production of inflammatory cytokines, neutrophil inflammation and the level of different stage neutrophil in bone marrow and lung tissue will be measured. These studies will identify the important roles of IL-1β in neutrophil differentiation during acute neutrophil inflammation development, which would shed new lights for treatment of acute lung injury, and provide new therapeutic targets of drug development for acute lung injury.

急性肺损伤是一种临床常见危重症，死亡率高，目前仍缺乏有效治疗手段，其发病机制仍未完全阐明，中性粒细胞在其中起关键作用。白介素1β（IL-1β）作为促炎因子，近期发现能促进骨髓造血干细胞髓样分化。本课题前期研究提示，IL-1β特异性促进小鼠骨髓中性粒细胞分化成熟，且IL-1R敲除可缓解急性肺损伤模型中性粒细胞炎症。因此，本课题在此基础上拟进一步采用野生型和IL-1R敲除小鼠，分离骨髓造血干细胞，利用IL-1β干预及IL-1R下游信号通路阻断剂，体外研究IL-1β对中性粒细胞分化、成熟、凋亡、增殖和吞噬功能的调控作用；同时利用IL-1R敲除小鼠骨髓移植后建立急性肺损伤模型，研究IL-1β在整体模型中对骨髓造血干细胞向中性粒细胞分化以及对急性肺损伤中性粒细胞炎症的调控作用。项目预期为IL-1β 在急性肺损伤发病机制的研究开拓新的视野，为急性肺损伤的临床治疗提供新的防治靶点和实验依据。

急性肺损伤是一种临床常见危重症，死亡率高，目前仍缺乏有效治疗手段，其发病机制仍未完全阐明，中性粒细胞在其中起关键作用。白介素1β（IL-1β）作为促炎因子，近期发现能促进骨髓造血干细胞髓样分化。课题组在中性粒细胞体外诱导分化培养中发现，IL-1β在G-CSF的协同作用下可以促进中性粒细胞分化（P<0.001），并对中性粒细胞吞噬功能也有一定的促进作用（P<0.05），但对中性粒细胞凋亡抑制作用不明显（P>0.05）。利用IL-1R敲除小鼠建立急性肺损伤模型，IL-1R-/--LPS 组外周血中性粒细胞比例明显降低（P<0.05），肺泡灌洗液中性粒细胞总数有下降趋势，但没有统计学意义（P=0.0571），骨髓mNeut比例明显降低（P<0.001）。利用IL-1R-/-小鼠与野生型小鼠进行骨髓移植并构建急性肺损伤模型，IL-1R-/--WT-LPS 组BALF中性粒细胞比例有下降趋势，但没有统计学意义（P=0.0503），外周血中性粒细胞炎症明显缓解（P<0.01），骨髓mNeut比例明显降低（P<0.001）。在整体模型中证实IL-1β对骨髓造血干细胞向中性粒细胞分化以及对急性肺损伤中性粒细胞炎症的调控作用，为IL-1 β在急性肺损伤发病机制的研究开拓新的视野，为急性肺损伤的临床治疗提供新的防治靶点和实验依据。