膀胱上皮细胞来源外泌体microRNA调控骨髓来源抑制性细胞（MDSC）影响膀胱细菌感染结局的机制研究

Lower urinary tract infection is one of the most common infectious diseases. Host immune status may determine the severity and outcome of infection. Our previous study showed that different levels of bone marrow-derived suppressive cells were found in the bladder of mice with acute and chronic bladder infection. Blocking MDSC can promote the recovery of infection in chronic bladder infection model. microRNA(miR-29b-3p)-containing exosomes, which can regulate immune response of MDSC, were released by bladder urothelial cells in response to Uropathogenic Escherichia Coli (UPEC). So we presume that recruitment and activation of MDSC induced by exosomes derived from bladder urothelial cells are key factors in regulating bladder inflammatory response and influencing the outcome of bladder infection. miR-29b-3p may impact the biological function of MDSC through PTEN/AKT signaling pathway. In this project, we will use animal models with acute、chronic and recurrent bladder bacterial infection to study the role and mechanism of bladder urothelial cell-derived exosomal microRNA on myeloid-derived suppressor cells. We will also investigate the role of this regulating mechanism on the outcome of bladder bacterial infection. The present project will provide important theory base for the deeper understanding of the bladder immune response to bacterial infection. This project can also provide new strategy and target for the treatment of urinary tract infection.

下尿路感染是临床最常见的感染性疾病之一，宿主免疫状态决定感染的程度及结局。我们前期研究发现，小鼠急慢性膀胱细菌感染模型中膀胱内存在不同水平骨髓来源抑制性细胞（MDSC）浸润，在慢性感染模型中阻断MDSC可以促进感染的恢复；膀胱上皮细胞在尿路致病菌（UPEC）刺激下分泌包含miR-29b-3p在内的可调控MDSC免疫活性的外泌体。我们推测UPEC感染后，膀胱上皮细胞来源的外泌体诱发MDSC的招募和激活是调控膀胱炎症反应和影响膀胱感染结局的关键因素，miR-29b-3p可能通过调控PTEN/AKT通路影响MDSC的生物学功能。本项目将在前期研究基础上，借助急性、慢性和复发性膀胱细菌感染小鼠模型深入研究膀胱上皮细胞产生的外泌体microRNA对MDSC的调控作用及机制，并探讨该机制对膀胱感染结局的影响，为透彻理解膀胱应对细菌感染的免疫机制提供重要理论基础，也为治疗下尿路感染提供新的思路和靶点。

下尿路感染发生时膀胱内局部免疫反应调节机制并不清楚，膀胱内是否存在特殊的器官特异性免疫机制和屏障修复机制尚需进一步探索。本课题在前期研究结果的基础上，以膀胱上皮细胞的分类和功能切入点，通过单细胞测序等技术对膀胱上皮细胞进行了分型，对膀胱上皮细胞亚型与分化特征进行了深入研究和验证，鉴定了8种膀胱上皮细胞亚型，并对其功能进行了验证。同时我们也对膀胱上皮细胞释放的炎症介质和外泌体进行了分析，发现膀胱上皮细胞系在细菌刺激下可释放包含IL-1β和IL-18的外泌体促进肥大细胞的迁移和激活，而前期发现的外泌体miR-29b-3p未能发挥膀胱内免疫调控作用。同时我们也建立了膀胱细菌感染模型，利用单细胞测序技术对膀胱内CD45阳性的免疫细胞进行了深度分析，对细菌感染过程中膀胱内免疫细胞及其相互作用进行了系统描述，对膀胱内骨髓来源抑制性细胞（Myeloid-derived suppressor cell, MDSC）的分群进行了定义和功能分析，并进一步从细胞水平和动物水平深入探究MDSC、巨噬细胞、肥大细胞等免疫细胞的招募和激活对膀胱内细菌感染后炎症消退以及感染复发的调控作用，为阐明下尿路感染过程中膀胱内的宿主免疫反应调节机制提供实验基础；与此同时，我们还发现，在细菌感染过程中，膀胱神经C纤维激活释放降钙素基因相关肽(Calcitonin gene related peptide, CGRP)，CGRP可以通过调控巨噬细胞、粒细胞功能影响细菌感染的发生、发展。本研究深入研究了细菌入侵后引发的膀胱内宿主免疫反应机制，为下尿路感染提供新的防治思路。

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