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目的:我们前期在脓毒血症的临床和实验动物模型研究中发现IL-11能明显改善脓毒症患者临床症状,缩短康复时间和延长脓毒症小鼠的生存时间。动物实验证明在肝脏等器官中髓系来源的免疫抑制性细胞(myeloid derived suppressive cells,MDSC)数量明显增加,因此我们推测IL-11可能具有诱导MDSC分化发育的能力,在脓毒症早期具有炎症抑制作用,故而能防止脓毒症的进一步发展,从而缩短患者康复时间和延迟动物死亡时间。IL-11和IL-6具有类似的信号转导途径。已有文献报道IL-6能诱导MDSC的分化,且发现STAT3参与其信号转导,但是详细机制尚未阐明。我们通过生物信息学分析发现STAT3分子中存在着哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(Mammalian Target of Rapamycin Complex 1,mTORC1)中Raptor的作用靶点TOS Motif,因此我们推测在IL-6/IL-11诱导MDSC中,mTORC1参与了对STAT3的直接调控。本研究旨在阐明IL-11诱导小鼠骨髓细胞分化为MDSC的机制,为拓展IL-11的临床应用奠定基础。方法:根据文献报道的IL-6联合GM-CSF体外诱导骨髓细胞分化发育为MDSC的方法,我们用IL-11替换IL-6,与GM-CSF联合诱导小鼠骨髓细胞4天,用流式细胞术检测诱导的体系中表面标志为CD11b和Gr-1细胞的百分比。通过与IL-6联合GM-CSF或者GM-CSF单独诱导骨髓细胞分化为MDSC情况的比较,证明IL-11是否具有诱导CD11b+Gr-1+细胞的潜力。为检测IL-11诱导的CD11b+Gr-1+细胞具有免疫抑制功能,将IL-11联合GM-CSF诱导的CD11b+Gr-1+细胞与经OVA肽活化的OT-1小鼠的CD8+T细胞共培养,观察其对活化的CD8+细胞的增殖抑制效应。为了分析mTORC1和STAT3在IL-11诱导MDSC分化发育过程中的作用,在诱导体系中分别加入mTORC1抑制剂Rapamycin和STAT3抑制剂Stattic,4天后流式细胞术分别检测MDSC的百分比以及MDSC亚群,即单核系MDSC(M-MDSC)和粒系MDSC(G-MDSC)。为了进一步验证假说,采用Western blot检测IL-11对mTORC1的活性的调控作用以及IL-11和mTORC1对STAT3的磷酸化水平的影响,然后运用负向调控mTORC1的TSC2基因敲除的MEF(TSC2-/-)细胞进一步验证mTORC1对STAT3磷酸化水平的调节作用。最后为了证实mTORC1是否通过TOS Motif直接调控STAT3,我们在HEK-293T细胞中转染Myc-Raptor和HA-STAT3,然后通过免疫共沉淀检测Raptor是否可以直接与STAT3结合。结果:流式细胞术分析MDSC亚群和MDSC对OVA257-264活化的OT-1小鼠CD8+T细胞增殖抑制试验结果表明:IL-11联合GM-CSF诱导骨髓细胞分化发育为MDSC的能力强于GM-CSF单独诱导MDSC的能力。在诱导体系中分别加入Rapamycin和Stattic,4天后流式检测结果发现Rapamycin对MDSC总体百分比没有显著影响,但明显抑制M-MDSC亚群分化发育,促进G-MDSC亚群的分化发育,Stattic完全抑制M-MDSC亚群分化发育,抑制大部分的G-MDSC亚群分化发育,这些结果表明mTORC1促进M-MDSC的分化发育,抑制G-MDSC的分化发育;STAT3完全调控M-MDSC的分化发育,部分调控G-MDSC的分化发育。Western blot技术检测发现IL-11可上调STAT3磷酸化水平和促进mTORC1活化。Rapamycin和mTORC1/2抑制剂Torin1明显抑制IL-11诱导的STAT3的活化,同时在MEF(TSC2-/-)细胞中进一步证实了mTORC1调控STAT3的磷酸化水平,这些结果表明IL-11可通过mTORC1调控STAT3,促进STAT3的磷酸化。最后免疫沉淀技术验证了Raptor可直接结合STAT3,这一结果表明mTORC1可直接促进STAT3的磷酸化。结论:IL-11/IL-11R/gp130-mTORC1-STAT3信号轴促进M-MDSC分化发育。