鼻上皮干细胞在炎性疾病中的病理生理学改变以及对抗炎治疗效果的研究

鼻黏膜是人类对呼吸道致病物质入侵的第一道防线，很多常见的上呼吸道疾病都与之密切相关。到目前为止，我们对鼻黏膜上皮细胞所参与的一系列免疫防御反应的机理和机制并不是非常清楚。其中一个重要的原因是鼻黏膜组织的多元性和多功能性，以及不同致病原所产生的致病机理的异同性。最近，我们已经成功地从健康和病变鼻黏膜组织中提取并培养出人鼻黏膜上皮干细胞（HNESC），为进一步研究鼻黏膜在不同炎性疾病中的病理生理学机制提供了良好的平台。本课题拟收集正常以及与鼻腔各种炎性疾病相关的鼻黏膜标本进行上皮干细胞的提取及培养，建立人鼻黏膜上皮干细胞库和鼻黏膜上皮模型并进一步通过气-液界面培养方法使分化的上皮细胞与常见呼吸道致病物质（如病毒、细菌、过敏原等）接触和反应，并由此检测出上皮细胞所发生的一系列生物学和病理生理反应（如信号转导、可溶性蛋白分泌、细胞自我修复和更新等）以及它们对各种抗炎治疗药物的反应。

鼻黏膜上皮比支气管上皮在更大程度上最先暴露于各种环境因素，对下呼吸道起到保护作用。基底细胞被认为是有干/祖细胞的功能，可以自我更新和分化成其他类型的上皮细胞。鼻上皮受到各种刺激时，导致各种急性或慢性损伤和恢复过程出现异常而导致异常重塑。其中人鼻上皮干/祖细胞在这个复杂的生物和生理过程中起了重要作用。因此，研发鼻上皮再生的体外培养系统可以为人鼻上皮细胞相互作用、分化和健康和病理条件下修复的分子机制研究提供帮助。. 在我们的研究中，来自人鼻黏膜活检标本的hNESPCs可以被分离和培养，我们研制出一种新无血清培养基，可以支持hNESPCs在至少四代内保持它们的自我更新和分化潜能。人纤维母细胞和NIH3T3饲养层适用于做为hNESPCs无血清条件下的饲养层。我们进一步比较hNESPCs在体外细胞培养体系中的生长和增生能力，结果表明鼻息肉来源的hNESPCs出现明显降低的生长和增殖能力，并在健康组和鼻息肉患者的组织中进一步证实。生长和增殖性能的这种本质上的不同可能是鼻息肉持续和异常重塑的主要起因。在接下来的实验中，我们进一步通过气-液界面培养方法使单细胞来源的细胞系可以分化成分层的黏液纤毛上皮包括纤毛柱状细胞和杯状细胞。结果发现虽然鼻息肉患者的hNESPCs具有和对照组样本一样分化成纤毛细胞的能力，但息肉患者的纤毛摆动频率下降，基于纤毛形成相关标记物（CP110、Foxj1、Tap73）的研究发现鼻息肉患者慢性炎症黏膜中异常上皮重塑与明显损伤的纤毛结构和功能之间的相关性。. 我们使用人IAV Aichi/2/1968 H3N2病毒感染来自9名受试者的鼻上皮细胞（hNECs）分化的体外模型。我们发现流感基质蛋白1（M1）和非结构蛋白1（NS1）的成熟病毒蛋白早在4hpi和6hpi就会分别出现，而在16hpi后才开始病毒蛋白的大量产生。病毒受体在感染后被募集到细胞膜上，导致更多病毒的侵入。值得注意的是，位于多层hNECs 底部的p63阳性细胞未被感染，而表达p63的hNESPCs在单层细胞培养环境中很容易被H3N2病毒感染。我们定量分析了病毒诱导的细胞死亡。这些数据说明，H3N2诱导的凋亡可以通过个体特异性的方式发生，并决定感染的结局。然后探究它们在病毒复制和凋亡中的作用。虽然存在明显的总体反应趋势，不同个体在各个时间点的分布进一步凸显了宿主反应和细胞死亡的异质性。