碳酸酐酶III调控骨骼肌细胞胞内补体C3活化在重症肌无力发生中的作用及其分子机制

Myasthenia gravis is an autoimmune disease mediated mainly by autoantibodies with participation of T cells and complements. Our previous study showed that carbonic anhydrase III (CAR3) is insufficient in the skeletal muscles from myasthenia gravis patients. Compared with wildtype mice, the myasthenia symptoms are more severe in myasthenia gravis animal model based on Car3-/- mice, and so is the serum autoantibody against acetylcholine receptor. In addition, intracellular C3a in skeletal muscle cells is much higher in Car3-/- myasthenia mice, with an enhanced follicular helper T cell (Tfh) percentage in CD4+ T cells in skeletal muscle. So, we assume that CAR3 regulates production of intracellular C3a, and inhibits Tfh differentiation, B cell activation and antibody production, thus is protective from myasthenia. Based on that, we would like to use cell and mice animal model of myasthenia gravis to explore the role of CAR3 in regulating the production of intracellular C3a in skeletal muscle cells and how, the role and the mechanism of C3a to modulate Tfh differentiation and antibody production, and the feasibility to treat myasthenia gravis by interfering production of intracellular C3a and the downstream signaling. Our project will shed light on the insight of how CAR3 regulates intracellular C3a during the pathogenesis of myasthenia gravis, and potentially provides new therapeutic targets and strategy.

重症肌无力(MG)是主要由自身抗体介导的、T细胞和补体参与的自身免疫病。我们的的研究发现MG患者肌肉中碳酸酐酶III(CAR3)的表达特异性降低；Car3缺陷(Car3-/-)小鼠重症肌无力动物模型的肌无力症状比野生型明显加重，血清中的自身抗体水平显著升高，且骨骼肌细胞胞内补体成分C3a明显增多，骨骼肌中滤泡样辅助T细胞(Tfh)比例显著上升。因此我们认为CAR3通过调控骨骼肌细胞胞内补体C3a的产生，抑制Tfh的分化和抗体的产生，对肌无力有保护作用。本项目拟利用细胞和动物模型研究：CAR3在调控骨骼肌细胞胞内补体C3a产生中的作用和分子基础；胞内补体C3a调控Tfh分化的作用模式和机制；靶向调控CAR3和骨骼肌细胞胞内C3a的产生在治疗MG中的可行性。本项目有助于明确CAR3调控骨骼肌细胞胞内补体C3/C3a在MG中的作用和分子机制，为干预MG提供新的作用靶点和治疗策略。

重症肌无力(MG)是主要由自身抗体介导的、T细胞和补体参与，主要累及骨骼肌系统的自身免疫病。我们前期的研究发现MG患者肌肉中碳酸酐酶III(CA3)的表达特异性降低。为明确CA3在重症肌无力发病中的作用和机制，我们利用野生型和Car3(CA3在小鼠的同源基因)缺陷(Car3-/-)建立了重症肌无力的小鼠动物模型，发现Car3-/-小鼠的肌无力症状比野生型明显加重，血清中的自身抗体水平显著升高，提示Car3-/-小鼠在抗原刺激下体液免疫的活动增强。我们对骨骼肌部位的免疫细胞分析发现除了B细胞增多以外，骨骼肌中滤泡样辅助T细胞(Tfh)比例显著上升，提示Tfh细胞亚群高分化可能是导致B细胞功能增强的因素。鉴于补体在重症肌无力中的关键作用及其在免疫应答调控中的重要作用，我们对骨骼肌细胞胞内补体进行了分析，发现补体成分C3a明显增多。C3a受体缺陷(C3ar-/-)小鼠骨骼肌中滤泡样辅助T细胞(Tfh)比例和野生型类似，显著低于Car3-/-小鼠，而且对EAMG诱导不易感，提示C3a诱导的Tfh分化在重症肌无力发病中的重要作用。体外Tfh分化系统也表明C3a可显著诱导Tfh的分化，而C3a受体缺陷可逆转这种促进作用。通过对骨骼肌细胞中的组织蛋白酶筛选发现组织蛋白酶S(CTSS)可能介导胞内补体C3a的产生，在细胞中敲除Ctss或者应用CTSS的抑制剂的确可以抑制C3a的产生。此外，Ctss-/-小鼠也表现出对EAMG的不易感性，这和骨骼肌细胞内C3a的产生减少和Tfh诱导缺如相一致。本项目通过一系列实验明确了CAR3缺陷导致在骨骼肌细胞中CTSS介导的胞内补体C3a的产生增加，促进Tfh细胞的分化，从而有利于自身抗体的产生。本项目不仅发现了在自身免疫病中，靶器官的分子异常参与调控局部的免疫应答，而且揭示了肌肉和免疫系统之间的交互作用，阐明了MG发生的新的分子机制，可为干预MG提供新的治疗策略。