Hedgehog信号调控哮喘气道重塑的效应和机制研究

气道重塑日趋成为哮喘研究领域的重点，气道中存在的支气管肺泡干细胞和II型肺泡上皮细胞异常分化和转分化在气道重塑中具有重要意义，其重塑过程类似于胚胎发育时胎肺的形成过程。Sonic hedgehog（Shh）信号调控胎肺的发育和肺的损伤修复，但Shh调控哮喘气道重塑的可能效应与分子机制尚不清楚。我们的前期研究表明哮喘中抑制上调的Shh信号能显著地改善气道重塑，而哮喘中新生气道上皮部分来源于支气管肺泡干细胞和II型肺泡上皮细胞。本课题拟利用支气管肺泡干细胞和II型肺泡上皮细胞的体外细胞模型，采用强力霉素诱导的时空可控地基因敲除Hedgehog(Hh)信号受体Smoothened，研究Hh信号调控哮喘气道重塑的效应及可能的分子机制；并利用Hh信号抑制剂实验性地治疗小鼠哮喘气道重塑和高反应性，进一步明确Hh信号在哮喘气道重塑中的可能的实际意义；为哮喘发病机制和防治提供理论依据。

哮喘是儿科常见的慢性病，研究发现气道重塑导致的气道狭窄是哮喘的共同病理变化，本课题目的是为探讨Shh 信号在哮喘气道重塑中的作用。利用ICR小鼠和Smof/f转基因小鼠，采用卵蛋白（OVA）诱导建立小鼠哮喘模型，首先检测哮喘模型小鼠Shh信号通路中Shh、Ptc1 和Gli1的表达水平；再观察Smo基因敲除和Hedgehog抑制剂cyclopamine对哮喘模型保护作用。结果发现哮喘模型小鼠肺部炎症细胞侵润、细支气管管壁增厚，有明显胶原纤维沉积增加和平滑肌增生，支气管肺泡灌洗液中炎症细胞明显增加，尤其嗜酸性粒细胞和巨噬细胞，气道杯状细胞化生、Mu5ac表达增加。哮喘模型小鼠肺部Shh、Ptc1 和Gli1的表达水平明显上升，Hedgehog抑制剂cyclopamine或能剂量依赖地抑制OVA诱导的炎症细胞侵润，抑制Hedgehog支配的靶基因Ptc1和Gli1的表达，抑制气道杯状细胞化生、Mu5ac表达增加，从而影响OVA诱导的气道重塑。Smo基因敲除有类似效应。体外细胞培养显示环巴胺可以诱导Muc5ac、Spdef和下调FoxA2基因的表达；Smo抑制剂GDC-0449可显著降低CCL2基因的表达。这提示Shh 信号通路介导了哮喘气道重塑过程，将为进一步深入研究哮喘发病机理和制定防治措施奠定理论基础。