ROS和Akt/mTOR/HIF-1α通路调控巨噬细胞极化在幽门螺杆菌致病中的作用

Helicobacter pylori (Hp) infection is associated with gastrointestinal and various parenteral inflammation, cancer and metabolic diseases. Disruption of macrophage polarization is probably associated with this pathogenic diversity and different clinical outcomes after infection. Our previous studie supported from National Natural Science Foundation showed that ROS and PI3K/Akt signaling pathway play key roles in the regulation of proliferation or apoptosis of gastric epithelial cell induced by Hp. Thus we conceive in the Hp infection,macrophage polarization can be induced at different stages of M1 or M2. HIF-1α regulated by Akt / mTOR signaling pathway may have dual function ，induce M1 macrophages polarization in high concentration of ROS to play a proinflammatory role ,while promote M2 in low concentrations ROS environment to suppress inflammation and relate with tumorigenesis. Therefore, this project will study Hp infection through the establishment of Hp-infected cells and animal models, using RNA interference, flow cytometry, RT-PCR, Western blot techniques, combined with micro-environment and signaling pathways, from the molecular, cellular, whole different animal level explores Hp infection on macrophage polarization effects and mechanisms, in order to explore the diversity of pathogenic mechanisms Hp infection and find key molecules in the transformation from inflamation to cancer.

幽门螺杆菌（Hp）感染和胃肠及胃肠外多种炎症、肿瘤及代谢性疾病相关，这可能和Hp感染导致巨噬细胞的功能紊乱有关。我们前一个国家自然科学基金题表明ROS和PI3K/Akt信号通路在Hp诱导胃上皮细胞凋亡增殖的调控中起关键作用。由此我们设想，Hp感染影响了巨噬细胞极化，在不同阶段可以诱导巨噬细胞M1或M2极化。Akt/mTOR信号通路调控的HIF-1α可能具有双重功能，在高浓度ROS下，诱导巨噬细胞M1极化，发挥促炎作用。而在低浓度ROS环境中，HIF-1α促进巨噬细胞M2极化，抑制炎症，和肿瘤的发生相关。为此，本课题通过建立Hp感染的细胞模型和动物模型，采用RNA干扰、流式细胞仪检测、RT-PCR、Western blot等技术，结合微环境和信号通路，从分子、细胞、动物整体不同层次研究Hp感染对巨噬细胞极化的作用及其机制，以探讨Hp致病多样性的机制和寻找Hp感染引起“炎癌转化”的关键分子。

摘要.背景和目的：许多研究发现幽门螺杆菌（Helicobacter pylori, H. pylori）感染可以影响巨噬细胞的极化状态，与胃肠疾病及多种免疫代谢性疾病相关。H. pylori感染引起的胃上皮细胞活性氧（reactive oxygen species，ROS）的水平升高，引起DNA损伤，而且H. pylori感染产生的ROS能增强胃粘膜缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1α，HIF-1α）。因此，本研究拟探究ROS/HIF-1α调控巨噬细胞极化在H. pylori致病中的作用，及其在胃癌中的作用。方法：不同感染复数（multiplicity of infection，MOI）的H. pylori与巨噬细胞RAW264.7共培养后，通过Western-blot、PCR和ELASA等方法分别检测M1巨噬细胞标志物iNOS、CD86及M2巨噬细胞标志物Arg-1、CD206以及HIF-1α的表达。用ROS抑制剂NAC和HIF-1α抑制剂YC-1处理巨噬细胞，通过装载荧光探针 DCFH-DA检测巨噬细胞ROS的表达。通过免疫组织化学评估CD86、CD206和HIF-1α在胃粘膜组织中的表达。结果：H. pylori感染的MOI影响巨噬细胞的极化，而且H. pylori感染促使巨噬细胞的ROS和HIF-1α的表达升高。ROS抑制剂NAC处理后巨噬细胞HIF-1α的表达降低，而且抑制ROS的水平能抑制巨噬细胞向M1极化，促使巨噬细胞向M2极化。HIF-1α的抑制剂YC-1处理后巨噬细胞ROS的表达降低了，同时也抑制巨噬细胞向M1和M2表型极化。随着胃炎→肠化→增生→胃癌，人体胃黏膜组织中的HIF-1α、CD68、CD206表达逐渐增加，反之，CD86表达逐渐下调。此外，HIF-1α与CD68、CD206、CD86表达呈正相关，HIF-1α、CD86、CD68和CD206的表达还与H. pylori感染相关。结论： H. pylori感染能诱导巨噬细胞极化，巨噬细胞的极化表型可能与H. pylori的MOI有关。H. pylori感染影响通过ROS和HIF-1α的表达调控巨噬细胞极化，从而影响胃疾病的进展。