IL-21信号通路基因异常在原发性胆汁性胆管炎发病机制中的作用研究

Our recent genome-wide association study identified IL-21 signaling molecules (IL-21, IL-21R, and JAK1), Follicular helper T (Tfh) cells specific CXCR5, and chemoattractant IL-16 as the main susceptibility genes associated with primary biliary cholangitis (PBC). Meanwhile, we found significantly increased expression of IL-21 and IL-21R in the liver and increased serum concentration of IL-16 in PBC patients. We speculate that increased expression and activation of IL-21 signaling in PBC will promote proliferation and differentiation of Tfh cells. The autocrine amplification of IL-21 signaling will further stimulate proliferation and maturation of plasma cells secreting antibodies. IL-21 may further stimulate IL-21R expressing biliary epithelial cells to express and secrete IL-16, in turn will attract the accumulation of inflammatory cells in the liver and biliary epithelium leading to the lesion of bile ducts. To verify this hypothesis, we will employ 2-octynoic acid-BSA induced mouse cholangitis model and IL-21, IL-21R, IL-6 knockout mice and IL-21 transgenic mice to investigate whether deregulation of IL-21 signaling can induce or suppress PBC development. Deleting both IL-21R and IL-6 to suppress Tfh response, we intend to analyze how Tfh response is involved in PBC development. Furthermore, we will analyze how IL-21 signaling regulates IL-16 expression in biliary epithelial cells and NKT cells to attract the accumulation of inflammatory cells in the liver and biliary epithelium leading to the biliary lesion.

原发性胆汁性胆管炎（PBC）是一种肝内胆管损伤的慢性胆汁淤积性自身免疫肝病。我们近期发现IL-21、IL-21R、JAK1、滤泡性辅助性T细胞（Tfh）标志性基因CXCR5和促炎趋化因子IL-16等是PBC易感基因，并在PBC患者中高表达。我们认为IL-21通路基因的异常表达和激活，诱导了Tfh细胞的异常增殖和分化，通过自分泌的方式，刺激炎性T细胞的增殖以及浆细胞的成熟和抗体分泌。IL-21刺激NKT和胆管上皮细胞产生和释放IL-16，趋化炎症细胞的浸润，造成胆管上皮细胞的损伤。为验证这一假设，本课题我们采用基因敲除小鼠（IL-21、IL-21R和IL-6）和IL-21慢性低表达小鼠，结合2-辛炔酸偶联白蛋白诱导胆管炎模型，阐明IL-21通路基因异常与PBC发生的因果关系，探讨抑制Tfh应答对PBC进程的影响，解析IL-21通路异常对IL-16表达的调控机制，为PBC的治疗提供新的靶标。

原发性胆汁性胆管炎（primary biliary cholangitis, PBC）是一种累及肝内胆管系统的慢性进展性自身免疫性疾病，主要表现为肝内小胆管进行性破坏伴门脉炎症性改变，最终导致纤维化及肝硬化。申请人通过对2069例汉族PBC样品和6163例对照样品的全基因组关联分析研究发现IL21-IL21R免疫调节通路与PBC的易感性密切相关, 申请人课题组进一步发现IL21-IL21R下游的JAK1激酶也是一个新的PBC易感位点。JAK1是多个淋巴因子信号通路（包括IL21-IL21R）的调控激酶，并直接调控多个免疫应答关键基因（包括IFNγ）的表达，在免疫调控中起着重要作用。..采用p40-/-IL2Rα-/- PBC小鼠模型，我们发现敲除IL18对PBC疾病的进展没有显著影响。敲除IL21的小鼠血清中AMA水平显著下降，说明IL21在AMA的产生中起重要作用，但IL21敲除后小鼠肝脏的病理和免疫细胞的浸润未见显著变化。对IL21敲除后小鼠肝脏的基因表达分析发现，与肝脏纤维化相关的基因表达未见显著变化。肝脏中CD4+T细胞显著增加，但CD4+T细胞的激活未见明显变化。在淋巴结生发中心的B细胞数目显著减少，说明IL21可能通过影响发中心的B细胞的产生而调控AMA的产生，因此IL21主要作用在于通过调节AMA抗体的产生参与PBC的早期发生。敲除IFN-γ造成小鼠的血清AMA显著下降，小鼠肝脏胆管炎症减轻，淋巴细胞的细胞毒性作用受到抑制，因此IFN-γ促进PBC小鼠的抗体产生和肝脏炎症。..我们发现在JAK1在PBC患者中的变化表现在JAK 表达的差异，这种差异可能主要体现在JAK1与自身或与其它JAK激酶的二聚体的组成上的差异。我们针对JAK1的表达在各种自免疾病进行了分析，发现JAK1表达在分析的所有自免疾病的外周血细胞中均显著下降。我们对JAK1在人群中的差异表达进行分析发现，发现rs1039125差异性结合Ets1转录因子，调节JAK1表达。我们的研究结果提示不同个体JAK1表达的差异对不同JAK-STAT通路的平衡有显著影响，rs1039125作为一个调节JAK1表达的功能多态位点，受免疫调节的关键因子ETS1的作用，影响不同个体JAK1表达的差异。我们发现自身免疫性疾病患者免疫细胞JAK1表达普遍下降，说明JAK1的表达对保持集体的免疫监视至关重要。