J Exp Med丨董晨实验室发现气道上皮对过敏性哮喘新的负调控机制

全球约 3 亿人受哮喘影响，其中 50–70% 为过敏性哮喘 。 过敏性哮喘 的核心特征包括支气管高反应性 和 以嗜酸性粒细胞浸润为标志 的 慢性气道炎症 。 黏液层作为抵御吸入性病原体和颗粒的先天防御第一道防线，其功能紊乱通过直接或间接 的 机制影响多种肺部疾病 ，如 黏液过度分泌 可阻塞气道腔，加剧肺部感染性和炎症性疾病 ； 依赖纤毛细胞节律性运动的黏液纤毛清除（ MCC ） 功能受损，可导致原发性纤毛运动障碍、囊性纤维化、哮喘和慢性阻塞性肺病等疾病恶化 。但 目前对 纤毛细胞 在 2 型炎症 中的免疫调节 机制仍知之甚少 。

IL-17 家族包含 6 种结构相关细胞因子： IL-17A 、 IL-17B 、 IL-17C 、 IL-17D 、 IL-17E （ IL-25 ）和 IL-17F 。 该家族在调控自身免疫疾病与炎症反应中扮演着重要的作用 ， 部分已 在临床中得到了验证 。 IL-17A 和 IL-17F 主要由 T 淋巴细胞产生， 它们通过与 IL-17RA/IL-17RC 受体结合 ， 在细菌和真菌感染期间的黏液免疫中发挥着至关重要的保护作用 。 其中针对 I L-17A 的多款 单 克隆抗体（ mAbs ） 被 获批用于治疗中重度斑块型银屑病 、风湿性关节炎、银屑病关节炎、强直性脊柱炎、化脓性汗腺炎等 ； 针对 IL-17RA 及 IL-17A/F 的抗体也有获批 ； 近年来， IL-17 与 ICB 治疗 的关联 被 广泛研究 ，针对癌症的联合治疗目前也进入了临床试验 。 IL-17E （也称为 IL-25 ），由气道上皮细胞产生 ，是大名鼎鼎的“警报素” ，其促进 2 型免疫和过敏反应 ， 而 IL-17B 已被报道在哮喘和结肠炎症 中与 IL-25 具有相反的作用，可能通过竞争相同的异二聚体受体 IL-17RA/IL-17RB 来实现。 IL-17C 与 IL-17RA/IL-17RE 结合，通过促进 Th17 细胞分化或诱导炎症细胞因子 / 趋化因子参与炎症 反应 和自身免疫性疾病 发展 。 IL-17D 是 IL-17 家族中研究最少的细胞因子。 202 1 年 董晨 课题组 H u ang et al 鉴定 了 CD93 是 IL-17D 非 经典 的 功能性受体， IL-17D/CD93 轴 通过增强 ILC3 中的 IL-22 生成，在结肠炎和结肠癌中发挥着重要作用。此外， IL-17D 还被证实能够通过抑制角质形成细胞中 DDX5 的表达来调节由 IL-36R 介导的皮肤炎症。但 IL-17D 在其他组织 如气道 中的作用仍不明确。

近日，董晨教授团队在Journal of Experimental Medicine在线发表了题为Ciliated cell–derived IL-17D restrains allergic asthma through controlling monocyte recruitment的研究成果。该研究发现气道中参与MCC功能的纤毛细胞会持续地表达IL-17D，在小鼠哮喘模型中发挥着“免疫刹车”的作用。 IL-17D 通过与 CD93 结合，能够 抑制 经典单核细胞进入肺部以及它们随后转化为 更具 致 病性 的 肺泡巨噬细胞的过程。如果 Il17d 或 Cd93 缺失，经典单核细胞上的趋化因子受体（包括 CCR6 ）的表达就会增加，从而增强它们向肺部的募集以及 2 型炎症的 加剧 。 该 研究揭示了纤毛细胞和 IL-17D 在 小鼠过敏性哮喘 中的保护作用，这一发现可为进一步探索用于治疗相关疾病的可能性提供依据。

细胞因子 的 来源对其体内功能 导向 可以提供线索。 Huang et al 前期数据显示 I l17d mRNA 在小鼠肺部高表达。 为了探究 IL-17D 在 气道中的表达模式，作者构建了 Il17d-tdTomato 报告 基因 小鼠 ，通过免疫荧光共染色、全组织透明化染色等技术， 发现 气道纤毛细胞 是 IL-17D 的主要来源 。作者使用了另一种报告基因小鼠 F oxj1 tm1.1( cre /ERT2/GFP) 将纤毛细胞分选出来 ， 在 mRNA 和蛋白水平上均 鉴定了 纤毛细胞是气道上皮中高表达 IL-17D 的细胞类群。进一步地，在该小鼠 的纤毛细胞中 特异性敲除 Il17 d , 发现整个肺部的 Il 17d 转录水平 大幅度降低，最终作者得出结论，小鼠的气道纤毛细胞是 IL-17D 的主要来源。

气道上皮由至少 40 种细胞类型构成，作为抵御过敏原的第一道防线，通过 释放警报素等细胞因子，及趋化因子和神经肽等参与 激活 2 型免疫反应。 因此，作者尝试对比了 Il 17d 缺失小鼠与野生型小鼠在过敏性肺部疾病中的表型。尘螨和烟曲霉菌提取物均在 KO 小鼠中诱导了更严重的 2 型免疫反应。这代表 IL-17D 在小鼠的过敏性哮喘模型中具有保护作用。

接下来，作者试图探究该保护 作用 背后的机制。已知 CD93 是 IL-17D 的功能性受体，作者 对过敏性哮喘反应中肺部 CD93 的表达进行了流式染色与分析。与稳态下相比， CD93 + 细胞在 尘螨提取物 诱导模型中显著富集，且高表达在免疫细胞中。进一步地分析发现，在 14 天的 尘螨 模型中，经典单核细胞 （ CL Mono ） 大量向肺部浸润，是早期的主要表达 CD93 的细胞，后期是巨噬细胞尤其是肺泡巨噬细胞 (AM) 是主要贡献者。通过使用 CCR2 敲除鼠，作者们论证了表达 CD93 的肺泡巨噬细胞和肺间质巨噬细胞主要是由招募来的 CL Mono 分化而来，而非组织驻留的 巨噬细胞池（ TRM ）的更新。 更进一步地， 作者 通过 Cd93 f/f Lyz2-Cre 小鼠实现 了 过敏性哮喘模型中 C D93 在阳性群中的敲除，并 将其 与 Cd 93 f/f 小鼠对比 ， 发现 C D93 特异性敲除 的表型与在 Il17d −/− 小鼠中所观察到的表型极为相似， 因此进一步证实了 CL Mono 及其 子 代是 IL-17D/CD93 轴 在过敏反应中的主要靶 细胞 。

那 IL-17D/CD93 是如何调控 CL Mono 及其子代呢？ 在排除掉 IL-17D/CD93 对 CL Mono 的发育的影响后，作者发现在 尘螨 模型中， IL-17D/CD93 可能影响 CL Mono 向肺部的招募。 Il17d 或 Cd93 缺失 均导致骨髓和血液中 CL Mono 的比例下降，而 Il17d 缺失 的小鼠在多种过敏原诱导的模型中均显示有更多的 CD93 + AM 在肺部的浸润。为了 判断该 调控 是内源性的还是外源性 的 ，作者构建了骨髓嵌合模型证明了 CD93 内源性地调控 CL Mono 的行为 。为了直接 验证推测，作者 将 WT 或 Cd93 −/− 小鼠的 CL Mono 直接 过继转移 到 Ccr 2 -/- 小鼠体内 ， 随后受体小鼠 使用 尘螨提取物 免疫。 Cd93 −/− 小鼠的 CL Mono 移植导致 受体 肺部浸润的 CL Mono 数量明显多于 WT 供体 组 。此外，与 WT 组相比， Cd93 −/− 组中 CD45 + 细胞和 AM 的绝对数量 均 显著增加。这些发现表明， Cd93 内 源 性 地 抑制 CL Mono 进入肺部 进而 缓解 2 型 炎症反应。

最后，作者试图探究 IL-17D/CD93 如何影响 CL Mono 的 运动能力。通过体外刺激试验和转录组分析发现， IL-17D 可以 抑制 野生型 CL Mono 细胞中与细胞迁移相关的基因 通路 ， 如 “ 细胞外基质 重组 ” 、 “ 纤毛运动 ” 和 “ 趋化信号调节 ” 等。 此外，一些 已知会加重哮喘病理的促炎基因，如 Il1b 、 Il6 、 Tnf 、 Mmp3 等 也被 IL-17D 下调。作者关注到 CCR 6, 一个对 CL M ono 招募关键的趋化因子受体，被 IL-17D/CD93 下调。 在 尘螨 模型中， Il17d 或 Cd93 缺失 均显示外周血中 CL Mono 的 CCR6 表达上调。 C CL 20 , C CR6 的配体 ， 在 建立 尘螨 模型的小鼠 肺部中的 转录 显著增强 ，这暗示着在肺部这样一个血管高度富集且与气管 / 支气管临近的组织中，纤毛细胞来源的 I L-17D 可以通过抑制 血管中 CL Mono 的 CCR6 的表达从而 抑制其向肺部 的募集 进而转化为 AM 等子代细胞 。

另外， 为了加深对 IL-17D/CD93-CL Mono 与 2 型炎症 反应 的 联系的理解 。 作者还比较了 尘螨 模型中 野生型和 Il17d −/− 小鼠的 AM 的 表型 。 GSEA 分析显示 Il17d −/− 相对于 WT 小鼠 的 AM 的转录组 更偏向于 M2 型巨噬细胞 ，作者通过 流式细胞术 对 Arg 1 ，一种 M2 巨噬细胞的标志 物 的染色 ， 也进一步证实了这 一结论 。 进一步的分析表明，来自 Il17d −/− 小鼠的 AMs 呈现出 许多促炎基因 和趋化因子 的表达 上调 ， 值得注意的是 ， Ccl24 ， 这个 编码广为人知的 嗜酸性粒细胞 的 趋化因子， 在 Il17d −/− 小鼠的 AMs 中显著上调。与这些发现一致的是， Il17d −/− 小鼠的 AMs 在转移到巨噬细胞缺失的小鼠中引发了更严重的过敏性气道炎症 ， 与野生型小鼠 组 相比，肺组织和支气管肺泡灌洗液中的 CD45 + 细胞和 嗜 酸性粒细胞数量均 显著 增加 。 因此， IL-17D / CD93 通过调节 CL Mono 的浸润以及其 向 后代 A M s 的转化来 抑制过敏性气道炎症 。

综上所述，该研究揭示了 纤毛细胞在维持肺部稳态方面具有双重功能，既 可参与 MCC 过程的物理清除 ，又通过 持续性表达 IL-17D 发挥 免疫调节作用 ；此外 该研究 鉴定了新的 负 调控通路 ， IL-17D-CD93 可以通过 抑制 CL M ono 的招募，影响肺部 AM 池的组成，进而参与 2 型免疫反应。 此外，通过对已发表的人的单细胞数据的分析发现， IL17D 同样也被人的肺上皮细胞所表达，另 有研究报道， s CD93 在由花粉过敏引发的哮喘小鼠模型以及哮喘患者体内的血清中含量均有所升高 。因此，该报道 为进一步探索治疗 过敏性哮喘 提供 了临床前的 依据 。

清华大学基础医学院已毕业的博士生原磊为本文第一作者，已出站的 博士后 黄金伶等人为该课题做出了重要贡献，通讯作者为西湖大学医学院董晨教授。

原文链接：https://doi.org/10.1084/jem.20242328

制版人：十一

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