《Chemico-Biological Interactions》：Chrysene aggravates allergic airway inflammation in association with TRPA1/NF-κB signaling and epithelial–immune dysregulation
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摘要: Chrysene是一种典型的多环芳烃（PAH），是一种普遍存在的环境污染物，与不良的呼吸系统健康效应相关。然而，chrysene导致过敏性气道炎症的机制尚未完全明了。本研究探讨了TRPA1/NF-κB信号通路在chrysene引起的气道上皮损伤和上皮-免疫系统失调中的作用
摘要:
Chrysene是一种典型的多环芳烃（PAH），是一种普遍存在的环境污染物，与不良的呼吸系统健康效应相关。然而，chrysene导致过敏性气道炎症的机制尚未完全明了。本研究探讨了TRPA1/NF-κB信号通路在chrysene引起的气道上皮损伤和上皮-免疫系统失调中的作用。实验使用了人类支气管上皮细胞以及由卵清蛋白（OVA）诱导的小鼠过敏性气道炎症模型。chrysene暴露抑制了上皮细胞增殖，增加了活性氧的产生，增强了TRPA1/NF-κB信号通路的活性，并降低了包括E-钙黏蛋白、ZO-1和occludin在内的气道上皮连接蛋白的表达。通过药理学抑制或慢病毒介导的TRPA1敲低实验，NF-κB信号通路得到了减弱，部分恢复了这些连接蛋白的表达。在体内实验中，chrysene加剧了OVA诱导的气道高反应性、嗜酸性粒细胞炎症和黏液过度分泌。这些变化伴随着血清中IL-25、IL-33和TSLP水平的升高，以及肺部ILC2细胞的反应增强和血清中IL-5及IL-13水平的上升。TRPA1或NF-κB的抑制减轻了其中的一些反应。总体而言，这些发现表明TRPA1/NF-κB信号通路参与了chrysene引起的气道上皮损伤和2型过敏性气道炎症。
引言
空气污染被认为是导致过敏性气道疾病发展和加重的首要环境风险因素。[1],[2]越来越多的证据表明，环境污染物不仅通过直接毒害上皮细胞，还通过破坏气道微环境中的上皮-免疫稳态来加重气道炎症。[3],[4]气道上皮细胞既充当物理屏障，又活跃地调节局部免疫反应。[5]在环境损伤后，上皮细胞会释放包括白细胞介素（IL）-25、IL-33和胸腺基质淋巴生成素（TSLP）在内的上皮来源的信号分子，从而引发并放大2型免疫反应。[6]然而，触发上皮-免疫失调的上游环境因素仍不完全清楚。
多环芳烃（PAHs）是交通相关空气污染和颗粒物中的主要有毒成分。[7]Chrysene是一种四环PAH，被美国环境保护署列为16种优先污染物之一，在城市和工业环境中的PM2.5中经常被检测到。[8]由于其高脂溶性和环境持久性，chrysene可以在环境中长期存在，并且在吸入后有可能沉积在呼吸道内。[9],[10]以往关于chrysene的研究主要集中在它的致癌性、遗传毒性和全身性毒理效应上，而其在气道炎症和上皮-免疫失调中的作用则了解较少。[11],[12]最近的研究表明，chrysene通过TRPA1/ERK信号通路破坏支气管上皮屏障的完整性，并促进气道炎症。[13]然而，chrysene引起的气道上皮损伤是否进一步驱动上皮-免疫相互作用并放大2型气道炎症尚不清楚。
2型先天性淋巴细胞（ILC2s）是过敏性气道炎症中的关键先天性免疫效应器。[14]在受到上皮来源的信号分子刺激后，激活的ILC2s会产生大量IL-5和IL-13，从而促进嗜酸性粒细胞炎症、黏液过度分泌和气道高反应性。[15]新兴证据表明，在哮喘中，上皮屏障功能障碍和信号分子的释放与ILC2的激活密切相关。[16]然而，环境中的PAHs（如chrysene）是否通过上皮损伤影响ILC2介导的免疫反应尚未完全阐明。
瞬时受体电位锚定蛋白1（TRPA1）是一种对多种环境刺激物和氧化应激相关信号敏感的离子通道。[17]TRPA1已被认为与气道炎症、上皮损伤和细胞对氧化应激的反应有关。[18]此外，NF-κB信号通路是炎症反应和上皮屏障功能障碍的核心调节因子。[19]因此，我们假设TRPA1依赖的信号通路可能参与了chrysene引起的NF-κB信号通路变化以及上皮连接蛋白的改变，同时伴随信号分子水平和ILC2相关2型免疫反应的变化。
因此，本研究旨在探讨TRPA1/NF-κB通路在chrysene引起的气道上皮损伤和过敏性气道炎症加剧中的作用。利用人类支气管上皮细胞模型和OVA诱导的小鼠过敏性气道炎症模型，我们评估了chrysene对氧化应激、上皮屏障变化、信号分子产生、肺部ILC2反应以及下游2型细胞因子产生的影响。我们的发现为TRPA1/NF-κB信号通路在chrysene引起的气道上皮损伤及其与2型气道炎症增强之间的关联提供了证据。
节选
试剂
Chrysene购自MedChemExpress（美国；商品编号HY-121107）。卵清蛋白（OVA；商品编号A5503）购自Merck（德国），氢氧化铝（商品编号239186）购自Sigma-Aldrich（美国）。小鼠IL-25（商品编号E-EL-M0187）、IL-33（商品编号E-EL-2642）、IL-5（商品编号E-EL-M0727）和IL-13（商品编号E-EL-M0772）的ELISA试剂盒购自Elabscience（中国）。小鼠TSLP ELISA试剂盒（商品编号ZC-38829）购自ZCi Bio（中国）。TRPA1抑制剂...
Chrysene抑制支气管上皮细胞增殖并诱导G0/G1细胞周期停滞
为了评估chrysene对支气管上皮细胞生长的影响，BEAS-2B和HBE细胞被暴露于不同浓度的chrysene（0、2.5、5和10 μM）下48小时。CCK-8分析显示，chrysene以剂量依赖的方式显著降低了BEAS-2B和HBE细胞的存活率（图1A、B）。与这些结果一致，EdU染色显示chrysene暴露后增殖细胞的比例显著下降（图1C、D、E、F）。
讨论
Chrysene是一种典型的四环多环芳烃，广泛存在于交通相关的空气污染和颗粒物中。[8]尽管其致癌性和全身性毒理效应已被广泛研究，[10],[24]但其在过敏性气道炎症中的作用仍不甚明了。在本研究中，chrysene暴露与氧化应激增加、TRPA1/NF-κB信号通路增强以及气道上皮连接蛋白表达降低有关...
作者贡献声明
Han Dong: 起草初稿、数据可视化、验证、正式分析。Xinjia Zhou: 审稿与编辑、数据可视化、验证。Mingxin Ma: 数据可视化、验证、方法学设计。Ze Deng: 审稿与编辑、起草初稿、方法学设计。Yuan Gao: 监督、方法学设计、资金获取、概念构思。Xiaoxiao Zhou: 审稿与编辑、数据可视化、验证
资助
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：82100020）的支持。
? 作者声明没有已知的可能影响本文研究的利益冲突或个人关系。
我们感谢中国医科大学的教育部环境压力与慢性病控制与预防重点实验室，以及中国医科大学公共卫生学院的Hu Yuxin女士在肺功能分析方面的支持。
Han Dong|Xinjia Zhou|Ze Deng|Mingxin Ma|Xiaoxiao Zhou|Yuan Gao
中国医科大学盛京医院肺科和重症监护医学系，辽宁沈阳110004
