PD-1经调节脂肪酸氧化促进M2型肺泡巨噬细胞极化在ARDS致肺纤维化中的作用研究

The different phenotype polarization of alveolar macrophages (AM) plays an important role in the pathogenesis of ARDS-associated pulmonary fibrosis, and the polarization of M2 AM promotes ARDS-associated pulmonary fibrosis. Recent studies show that the level of fatty acid oxidation has a pivotal role in the regulation of the polarization of M2 macrophages. Our previous study has shown that PD-1 was highly expressed on AM in ARDS, and PD-1 could enhance fatty acid oxidation to increase the polarization of M2 AM and the severity of pulmonary fibrosis. It is reasonable to hypothesize "PD-1 could regulate fatty acid oxidation to enhance the polarization of M2 AM and the severity of pulmonary fibrosis". This project intends to ① clarify the role of PD-1 in the polarization of M2 AM and pulmonary fibrosis during ARDS; ②elucidate the mechanism that PD-1 promote AM fatty acid oxidation; ③ explore the potential of PD-1 as a therapeutic target in ARDS-associated pulmonary fibrosis. The project will ultimately provide a theoretical basis for the clinical treatment of ARDS –associated pulmonary fibrosis.

不同表型肺泡巨噬细胞极化是ARDS肺纤维化发生发挥重要作用，其中M2型巨噬细胞极化促进ARDS肺纤维化发生。最新研究表明脂肪酸氧化水平在调控M2型巨噬细胞极化中发挥重要作用。申请人前期研究发现程序性细胞死亡因子PD-1在ARDS肺泡巨噬细胞特异性高表达，并且PD-1通过增强脂肪酸氧化促进M2型肺泡巨噬细胞极化，加重肺纤维化的发生。本项目从肺局部免疫炎症微环境角度出发，提出“PD-1通过调节脂肪酸氧化增强M2型肺泡巨噬细胞极化促进ARDS肺纤维化发生”的研究假设。本项目拟①明确PD-1在ARDS肺泡巨噬细胞M2型极化及肺纤维化发生中的作用；②从炎症、免疫代谢及组织修复角度，阐明ARDS肺局部微环境中PD-1调节肺泡巨噬细胞脂肪酸氧化的具体机制；③探讨靶向中和PD-1可阻断其在肺泡巨噬细胞M2型极化及肺纤维化发生中的作用，以减轻肺纤维化的发生。以期为临床ARDS肺纤维化的靶向治疗提供理论依据。

急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是一种以低氧血症和呼吸系统力学改变为临床特征的呼吸衰竭综合征。ARDS的特征是由直接或间接肺损伤引起的过度和不受控制的全身炎症反应。肺毛细血管内皮及肺泡上皮损伤导致的弥漫性的肺间质及肺泡水肿是ARDS的病理生理基础。研究表明，肺泡巨噬细胞可在不同刺激下发育成不同亚型：促炎反应的典型性激活状态巨噬细胞(M1)和抑炎反应的选择性激活状态巨噬细胞(M2)。巨噬细胞的代谢与功能密切相关，巨噬细胞自身代谢水平的差异影响其极化状态。本研究阐明了PD-1/PD-L1通过调控糖代谢，从而调控ARDS中肺泡巨噬细胞表型极化，减轻肺损伤的发生发展。本研究证实了：sPD-L1干预可改善ARDS小鼠肺组织损伤及生存率。质谱流式的结果进行分析提示，给予sPD-L1激活PD-1后，小鼠肺组织中间质性巨噬细胞明显减少。体外实验表明，sPD-L1激活PD-1可以抑制M0细胞向M1分化，促进M2的分化。代谢组学提示M1巨噬细胞糖酵解产物增多。通过Seahorse细胞能量分析进一步证明，sPD-L1可以显著性促进M2巨噬细胞的有氧磷酸化水平，抑制M1巨噬细胞的糖酵解水平。本项目首次阐明 ARDS 中肺泡巨噬细胞不同表型极化的糖代谢特点，并利用质谱流式，，Seahorse细胞能量分析等实验方法，通过体内实验与体外实验，验证了PD-1/PD-L1对ARDS中肺泡巨噬细胞的极化作用。为全面阐明ARDS肺泡巨噬细胞免疫代谢调控机制奠定基础，为其预防及治疗提供新的思路和靶点。