Novel role for CD163 in ozone induced alterations of pulmonary immunity
CD163 在臭氧诱导的肺免疫改变中的新作用
基本信息
- 批准号:9762914
- 负责人:
- 金额:$ 51.67万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-08-15 至 2020-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAcute Lung InjuryAffectAir PollutantsAir PollutionAlveolar MacrophagesAnti-inflammatoryApoptoticAreaBacterial TranslocationBiologicalBiological AssayBiological MarkersBronchoalveolar LavageBronchoalveolar Lavage FluidBronchoscopyCell surfaceCellsChronicClear CellCleaved cellComplexDataDevelopmentEmergency SituationEnvironmental PollutantsEpidemiologyExposure toFamilyFrequenciesHealthHemeHemoglobinHemoglobin concentration resultHospitalizationHost DefenseHourHumanImmunityImpairmentIncidenceInfectionInflammationInflammatoryInflammatory ResponseInjuryKlebsiella pneumonia bacteriumKnowledgeLaboratoriesLinkLungLung InflammationLung diseasesLung infectionsMediatingMediator of activation proteinMembraneMolecularMusNeutrophiliaOrganOxidesOzonePathway interactionsPhagocytosisPneumococcal InfectionsPopulationPredispositionPublic HealthPulmonary InflammationResearchResolutionRespiratory Tract InfectionsRoleSR-B proteinsSamplingSchoolsTherapeuticTherapeutic EffectTranslatingUnited StatesVisitair filterbaseepidemiology studyhaptoglobin-hemoglobin complexheme oxygenase-1human datahuman subjectimprovedin vivolung injurymacrophagemonocytemouse modelneutrophilnovelozone exposurepathogenpollutantreceptorrespiratoryresponsescavenger receptortherapeutic evaluation
项目摘要
Ozone (O3) causes lung injury, exacerbates chronic pulmonary diseases, and increases susceptibility to respiratory
infections. Epidemiological studies strongly associate air pollution exposures and incidence of respiratory
infections, which is important since more than 1/3 of the United States population lives in areas exceeding the
current O3 regulatory standards. Though O3 exposure clearly impairs pulmonary host defense, the specific
molecular mechanisms enhancing respiratory pathogen susceptibility remain poorly understood. Defining these
mechanisms requires linking molecular pathways modified by environmental pollutants to those critical to host-
pathogen interactions. The scavenger receptor families are such a molecular pathway. In this proposal, we plan to
study the scavenger receptor CD163 in O3-induced alterations of pulmonary immunity. CD163 is a class B
scavenger receptor, expressed on monocytes and macrophages, which exists in both membrane-bound and
soluble (sCD163) forms. Membrane CD163 clears cell-free hemoglobin (CFH) by recognizing and internalizing
hemoglobin-haptoglobin complexes. Once recognized by CD163, the complex is degraded by heme-oxygenase-1
into anti-inflammatory byproducts. Delayed CFH clearance augments inflammatory responses, exacerbates lung
diseases, and modifies macrophage phagocytosis and apoptotic cell clearance (efferocytosis) resulting in
persistent inflammation and defective pathogen clearance. Defining the role of CD163 in O3-mediated macrophage
functions could uncover a novel mechanism mediating O3-induced adverse health effects. Our preliminary studies
indicate that CD163 expression is upregulated in bronchoalveolar lavage (BAL) macrophages from human subjects
undergoing acute laboratory O3 exposure. Supporting the human data, mice exposed to O3 have increased BAL
macrophage CD163 expression and BALF CFH. O3-exposed CD163 deficient mice demonstrate increased lung
injury, neutrophilia and frequency of airspace apoptotic neutrophils. On the basis of these observations, we
hypothesize that macrophage-dependent clearance of CFH is mediated by CD163, a mechanism that limits
acute lung injury after O3, and maintains effective efferocytosis and pathogen phagocytosis. The studies
proposed will define: 1) how CD163 limits pulmonary inflammation by promoting efferocytosis; and 2) how CD163
clearance of CFH maintains macrophage phagocytosis of pathogens. These studies are translational; integrating
murine and human samples/observations. Completion of these studies would define a novel molecular pathway for
O3-induced health effects and define a specific mechanism by which ambient pollutants mediate critical
macrophage functions. Furthermore, studies with sCD163 could identify a therapeutic to mitigate O3-induced
susceptibility to pulmonary infections.
臭氧(O3)会导致肺损伤,加剧慢性肺部疾病,并增加呼吸道疾病的易感性
感染。流行病学研究将空气污染暴露与呼吸道疾病的发病率密切相关
感染,这一点很重要,因为超过 1/3 的美国人口生活在超过
现行 O3 监管标准。尽管 O3 暴露明显损害肺部宿主防御,但特定的
增强呼吸道病原体易感性的分子机制仍知之甚少。定义这些
机制需要将环境污染物修饰的分子途径与对宿主至关重要的分子途径联系起来。
病原体相互作用。清道夫受体家族就是这样的分子途径。在本提案中,我们计划
研究清道夫受体 CD163 在 O3 诱导的肺免疫改变中的作用。 CD163是B类
清道夫受体,表达于单核细胞和巨噬细胞,存在于膜结合和
可溶(sCD163)形式。膜 CD163 通过识别和内化清除游离血红蛋白 (CFH)
血红蛋白-触珠蛋白复合物。一旦被 CD163 识别,该复合物就会被血红素加氧酶 1 降解
转化为抗炎副产物。 CFH 清除延迟会增强炎症反应,加剧肺部炎症
疾病,并改变巨噬细胞吞噬作用和凋亡细胞清除作用(胞吞作用),从而导致
持续炎症和病原体清除缺陷。定义 CD163 在 O3 介导的巨噬细胞中的作用
功能可以揭示介导 O3 引起的不良健康影响的新机制。我们的初步研究
表明人类受试者的支气管肺泡灌洗 (BAL) 巨噬细胞中 CD163 表达上调
经历急性实验室 O3 暴露。支持人类数据,暴露于 O3 的小鼠的 BAL 增加
巨噬细胞 CD163 表达和 BALF CFH。暴露于 O3 的 CD163 缺陷小鼠表现出肺功能增强
损伤、中性粒细胞增多和空腔凋亡中性粒细胞的频率。根据这些观察,我们
假设 CFH 的巨噬细胞依赖性清除是由 CD163 介导的,CD163 是一种限制
O3后急性肺损伤,并保持有效的胞吞作用和病原体吞噬作用。研究
提议将定义:1)CD163如何通过促进胞吞作用来限制肺部炎症; 2)CD163如何
CFH的清除维持巨噬细胞对病原体的吞噬作用。这些研究是转化性的;整合
鼠类和人类样本/观察结果。这些研究的完成将定义一条新的分子途径
O3 引起的健康影响并定义环境污染物介导关键的特定机制
巨噬细胞的功能。此外,对 sCD163 的研究可以确定一种治疗方法来减轻 O3 诱导的
易受肺部感染。
项目成果
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