迟发型超敏反应通过IFN-γ介导咳嗽高敏综合征的作用及机制研究

Cough hypersensitivity syndrome (CHS), a chronic idiopathic cough with unknown causes, is most frequently initially triggered by the upper respiratory tract infection. Viruses and endophytic parasites are also important antigens for inducing delayed-type hypersensitivity (DTH). CD4+ T helper type 1 cell (Th1 cell, a major effector lymphocyte of DTH) and the inflammatory pathways they dominate are heavily reliant on interferon-gamma (IFN-γ). In our preliminary experiments, it was shown that the intratracheal instillation of IFN-γ might enhance the guinea pig’s cough reflex sensitivity through acting on the chemoreceptors in C-fibers in a short time. Is CHS caused by IFN-γ produced in the process of DTH in lung. We hypothesized that under the precondition of autoimmune dysfunction, repeated infections of respiroviruses might cause the pulmonary DTH. The specific aims of this project are to: 1) Determine whether the delayed-type hypersensitivity occurs in the local airway of CHS patients; 2) Examin how the IFN-γ/IFNGR—G-protein effector protein—Ca2+ influx—chloridion outflux—C-fiber receptor potential in pulmonary C-fibers influences on the cough reflex; 3) Identify how the oxidative stress and fibrosis induced by the IFN-γ/IFNGR—Jak2/STAT—PI3K/Rac1/NOX2 signaling pathway in pulmonary macrophages influence on chronic cough. This study is hopeful for discovering novel pathogenic mechanisms and potential treatment targets of CHS.

咳嗽高敏综合征（CHS）是病因未明的特发性慢性咳嗽，经常以上呼吸道感染作为启动因素。病毒与胞内寄生菌也是迟发型超敏反应(DTH)的重要抗原。干扰素-γ（IFN-γ）是Th1细胞（DTH的主要效应细胞之一）分泌的最重要细胞因子，且在下游炎症反应中发挥核心作用。预实验提示豚鼠气管内滴注IFN-γ在短时间内可能通过C纤维化学感受器提高咳嗽敏感性。肺部DTH产生的IFN-γ是CHS的病因吗？我们假设在自身免疫功能异常的情况下，呼吸道病毒反复感染导致肺部DTH。本项目计划探索CHS患者气道局部是否存在DTH；探讨肺C纤维中IFN-γ/IFNGR—G蛋白效应蛋白—Ca2+内流—氯离子外流—C纤维感受器电位对咳嗽的影响；研究肺泡巨噬细胞IFN-γ/IFNGR—Jak2/STAT—PI3K/Rac1/NOX2信号通路导致的氧化损伤、纤维化对慢性咳嗽的影响。本项目有望发现CHS发病的新机制与防治的新靶点。

咳嗽高敏综合征（CHS）是病因未明的特发性慢性咳嗽，经常以上呼吸道感染作为启动因素。病毒与胞内寄生菌也是迟发型超敏反应(DTH)的重要抗原。干扰素-γ（IFN-γ是Th1细胞（DTH的主要效应细胞之一）分泌的最重要细胞因子，且在下游炎症反应中发挥核心作用。由于机制未明，目前尚未找到针对CHS的特效药物。.在本研究第一部分，我们观察了CHS患者气道局部是否存在IFN-γ升高及Th1细胞相关免疫反应。第二部分，我们利用整体豚鼠咳嗽信号分析技术、原代培养大鼠迷走神经元、细胞免疫荧光成像、钙成像技术与膜片钳技术研究了IFN-γ对咳嗽的影响，并对其可能机制进行了深入探讨。.研究结果发现，与对照组比较，CHS病人气道局部存在增多的Th1细胞及IFN-γ含量。IFN-γ气管内滴注增加了豚鼠对柠檬酸的咳嗽敏感性；IFN-γ处理提高了大鼠迷走神经细胞Phospho-Stat1表达水平，但没有明显改变磷酸化瞬时受体电位香草酸亚型 1（Phospho-TRPV1）表达水平；IFN-γ不仅增加了大鼠迷走神经元对辣椒素刺激的敏感性，还通过JAK-PKA-AMPA信号通路引起细胞外液钙离子内流，但没有通过PLC信号通路引起内质网钙库的释放；IFN-γ不仅增加了电刺激下大鼠迷走神经元动作电位频率，还直接引起了动作电位发放（其机理涉及JAK-PKA-AMPA信号通路）。.总之，CHS病人气道局部存在Th1相关过度免疫反应及IFN-γ含量增高现象。IFN-γ可能通过JAK/STAT-PKA-AMPA信号通路引起迷走神经元钙离子内流，使膜电位出现去极化改变，从而提高咳嗽敏感性；当膜电位去极化程度达到快钠通道的阈电位时，就会产生动作电位。该动作电位的形成可能与咳嗽反射存在直接联系，可能是CHS病人咳嗽的重要直接原因之一。这些发现提示IFN-γ可能是CHS病人临床诊断与药物研究的重要靶点，具有重要的科学意义。