钙调神经磷酸酶(CN)-NFAT信号通路调控急性胰腺炎全身炎症反应的作用及其机制

The main reason for early mortality in patients with severe acute pancreatitis (SAP) is the systemic inflammatory responses (SIRS) leading to multiple organ failure. Aberrant Ca2+ signals and Ca2+-dependent phosphatase calcineurin (CN) are critical mediators during acute pancreatitis (AP). Our previous studies demonstrated that systemic inhibition of Ca2+ entry or CN effectively reduced pancreatic local and systemic damages during AP. However, pancreatic acinar cell specific CN inhibition only mitigate pancreatic local injury, suggesting that CN derived from other cellular sources may contribute to mediate SIRS. Therefore, in the current study, we will generate pancreas-specific CN deletion by intraductal delivery of adeno-associated virus (AAV) to confirm that pancreas-derived CN mediates pancreatic local injury and activates immune responses via pancreatic necroptosis (RIP3 and MLKL). We will also generate hematopoietic-specific CN deletion by adoptive transfer and assess downstream effector NFAT-mediated inflammation-associated gene expression to confirm that immune-derived CN amplifies inflammation via CN-NFAT signaling. The completion of this study will advance our understanding for the molecular mechanism that Ca2+/CN-NFAT signaling promotes SAP, providing new therapeutic approaches/targets for preventing/treating SAP.

重症急性胰腺炎（SAP）患者早期死亡的主要原因是全身炎症反应所致的多脏器功能衰竭，但具体机制尚未阐明。细胞内异常钙信号及其下游钙调神经磷酸酶（CN）是AP重要的调控因子。我们的前期研究发现全身性抑制Ca2+内流和CN能有效减轻AP中胰腺局部损伤和全身炎症，但抑制腺泡细胞CN只能减轻胰腺局部损伤，提示其它细胞来源的CN可能参与调控全身炎症反应。因此，本项目拟通过腺相关病毒胆胰管输注诱导胰腺内源性CN敲除，明确胰腺内源性CN影响胰腺局部损伤并激活程序性坏死通路如RIP3、MLKL介导免疫应答。通过骨髓移植诱导免疫源性CN敲除，并检测其效应分子NFAT在转录水平所调控的炎症相关的靶基因，旨在阐明免疫源性CN-NFAT信号通路调控全身炎症反应的作用及其分子机制。本研究的完成将进一步阐清Ca2+/CN-NFAT通路促进SAP发生的分子机制，为SAP的防治提供新的思路和靶点。

重症急性胰腺炎（SAP）患者早期死亡的主要原因是全身炎症反应所致的多脏器功能衰竭，但具体机制尚未阐明。细胞内异常钙信号及其下游钙调神经磷酸酶（CN）是AP重要的调控因子。我们的前期研究发现全身性抑制Ca2+内流和CN能有效减轻AP中胰腺局部损伤和全身炎症，但抑制腺泡细胞CN只能减轻胰腺局部损伤，提示其它细胞来源的CN可能参与调控全身炎症反应。因此我们通过分别构建造血特异性(Cnb1UBC△/△)或胰腺特异性CN缺失(Cnb1Panc△/△)的小鼠以及相应的对照开展研究。在注射雨蛙肽或胆胰管内高压灌注造影剂诱发的小鼠急性胰腺炎模型中，通过胰腺病理学损伤相关评分以及髓过氧化物酶(MPO)免疫染色、血清淀粉酶和细胞因子/趋化因子检测发现：CNB1的造血特异性缺失不影响胰腺的局限性损伤，而胰腺CNB1特异性缺失减轻了胰脏炎症，表明胰腺内CN的表达主要介导局部胰腺损伤和炎症。我们进一步探究CN全身性敲除在AP中的作用，发现在雨蛙肽诱导AP模型中，诱导CNB1全身性敲除可明显减轻小鼠胰腺坏死，降低淀粉酶含量以及免疫浸润。探究其作用机制我们发现：CN作为磷酸酶，活化后可通过去磷酸化其下游效应分子活化T 细胞核因子（nuclear factor of activated T cell， NFAT）。但阻断钙调磷酸酶和NFAT之间的相互作用并不能减少雨蛙肽或造影剂造成的胰腺腺泡细胞坏死。造血特异性缺失CNB1的小鼠(而非胰腺特异性缺失CNB1的小鼠)减少了中性粒细胞对肺组织的浸润。钙调神经磷酸酶抑制剂孵育后，中性粒细胞趋化性和活性氧的产生降低。我们的研究揭示了钙调神经磷酸酶的阻断或删除对胰腺炎的保护作用是由其表达来源介导的。这一信息可被用于制定策略来抑制钙调神经磷酸酶，以预防胰腺炎和胰腺炎相关的肺部炎症。