周玉峰团队发现PM2.5加重哮喘的罪魁祸首

发表时间:2019-10-25  |  阅读次数:396次  |  字体大小 [ ]


       雾霾是我国所面临的严峻环境污染问题,雾霾的首要污染物为细颗粒物(Fine Particles,一般称为PM2.5),是指平均空气动力学直径≤2.5μm的大气颗粒物,因粒径小,表面积大,能吸附大量的有毒有害物质,且长时间滞留在大气中,易避开气道纤毛等过滤机制进入肺泡,甚至跨过血气屏障,进入整个血液循环系统, 对呼吸系统、心血管系统、免疫系统等均有影响,严重危害人类健康。哮喘和过敏性疾病是在遗传易感背景上由过敏原和环境因素相互作用而引起的一种免疫炎症性疾病。目前全世界约有3亿哮喘患者,我国现有哮喘患者约3000万,其发病率有逐年上升的趋势。流行病学研究结果显示,PM2.5与哮喘发病率增加、症状加重及急诊就诊率上升相关,PM2.5每增长10μg/m3,引起哮喘门诊上升2.0%,但其具体机制尚不清楚。因此阐明PM2.5诱发及加重哮喘发作的具体机制,探寻防治策略,具有重要的社会和经济意义。

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       近日,生物医学研究院周玉峰团队在The Journal of Allergy and Clinical Immunology上发表文章“PM2.5 disturbs the balance of Th17/Treg cells by targeting Got1 and HIF-1α in an asthma model”,发现PM2.5加重哮喘的关键成分和机制,并筛选到能够预防和治疗PM2.5危害的小分子化合物,具有重要的临床意义和潜在应用价值。

       研究者在小鼠哮喘模型中发现PM2.5可能通过增强肺内Th17细胞分化,抑制Treg分化,导致Th17/Treg失衡,加重哮喘的发作。PM2.5成份复杂,解析不同组份对Th17/Treg细胞分化的影响,对于寻找恰当的防治策略至关重要。作者采用芳香烃受体基因敲除鼠发现影响Th17/Treg失衡的PM2.5成分主要是PM2.5中的有机碳成分,即多环芳香烃(polycyclic aromatic hydrocarbon, PAH)类物质。美国环境保护署(EPA)在众多的PAH中列出16种PAH作为优先控制的污染物,这16种PAH在PM2.5中均有不同程度的检出。作者进一步通过筛选不同的PAH对Th17/Treg失衡的影响,发现茚并[1,2,3-cd]芘[indeno(1,2,3-cd)pyrene]是主要的导致Th17/Treg失衡和加重哮喘的关键PAH成分。茚并芘可来自汽车尾气,厨房油烟等,其毒理学特性是另外一种广为研究的PAH成分—苯并芘的1/10,因此在既往的研究中并不被重视,这也是长期没有发现的原因。其实PM2.5中茚并芘的含量要高于苯并芘,具有更强的加重哮喘的作用,因此如何控制茚并芘的释放,将可能是将来预防PM2.5对机体危害的重要环节。

       在机制研究上,作者发现PM2.5和茚并芘主要通过2条信号途径影响Th17/Treg失衡。1)PM2.5可促进低氧诱导因子(HIF1α)的表达,促进Th17细胞分化;2)一条新的信号途径:即PM2.5通过芳香烃受体,促进细胞代谢酶谷草转氨酶Got1的表达,引起细胞代谢产物2-HG的积累,抑制DNA去甲基化酶Tet2的活性,导致Foxp3基因甲基化增加,Foxp3的表达下调,抑制Treg分化,促进向Th17分化,增强炎症细胞肺部浸润,加重哮喘的发作。Got1的抑制剂氨氧基乙酸(AOA)可有效的减轻PM2.5对哮喘的影响,达到治疗哮喘的目的。

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生物医学研究院周玉峰研究员是该论文的通讯作者,博士研究生孙立成等为论文的第一作者。

 

【原文链接】

 https://doi.org/10.1016/j.jaci.2019.10.008

 


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