内源性胱硫醚-γ-裂解酶/硫化氢途径对慢性哮喘小鼠气道重构的作用及机制研究

Hydrogen sulfide (H2S), is recognized now as a new gasotransmitter for its important regulatory roles in the body. Our previous studies demonstrate that cystathionine gamma-lyase(CSE) is a major H2S-production enzyme in mouse lung,and endogenous H2S inhibits the development of airway inflammation in a mouse model of acute asthma. However, whether and how the endogenous H2S involves in the airway remodeling in chronic asthma remain unknown. Th17 is a new subset of CD4+ T cell, which play an important role in the airway remodeling of chronic asthma through secreting Th17-associated cytokines like interleukin (IL)-17A and IL-17F. Our preliminary experiments have shown that OVA challenge results in the decreases in the CSE expression and endogenous H2S production in the lung in a mouse model of chronic asthma.In vitro experiments, CSE deficiency promotes the secrection of IL-17A in lymphocytes,while exogenous H2S attenuates the production of this cytokine.In addition, repeated airway inflammation causes the development of airway remodeling. According to these results, we hypothesized that CSE-generated endogenous H2S in the lung may play an important role in the pathogenesis of airway remodeling in allergic asthma by influencing the differentiation of Th17. To confirm the hypothesis, we will establish a mouse model of chronic asthma using wild type (WT) and CSE knock out (CSE-KO) mice. With exogenous H2S application or functional experiments with anti-IL-17A in vivo, we will observe the differences in the parameters of airway remodeling and Th17 polarization in WT and CSE-KO mice in vivo and in vitro experiments. The objective of this study is to clarify the important roles of endogenous CSE/H2S system in the pathogenesis of airway remodeling in asthma and provide a new therapeutic target for chronic asthma.

硫化氢(H2S)是一新型气体信号分子，在机体中发挥重要调节作用。我们前期研究表明肺内源性H2S主要由胱硫醚-γ-裂解酶(CSE) 产生，其抑制哮喘急性气道炎症，但是否参与气道重构却不为人知。Th17为一新型辅助性T细胞，分泌IL-17A/F等，参与气道重构。我们预实验发现慢性哮喘小鼠肺CSE下降，伴随H2S降低；CSE缺陷促进淋巴细胞分泌IL-17A，而外源性H2S抑制IL-17A产生；另外，反复气道炎症导致重构发生；由此，我们推测"肺内源性H2S可能通过影响Th17的分化进而抑制哮喘气道重构发展"。为证实此假设，本研究拟利用野生型(WT)和CSE敲除(KO)小鼠，建立哮喘气道重构模型，给予外源性H2S以及抗IL-17A阻断，体内外观察内外源性H2S对慢性气道重构的差别及对Th17分化的影响。旨在阐明"内源性CSE/H2S系统"在慢性气道重构中的作用，为哮喘气道重构的干预提供新靶点。

硫化氢(H2S)是一新型气体信号分子，在机体中发挥重要调节作用。我们前期研究表明肺内源性H2S主要由胱硫醚-γ-裂解酶(CSE) 产生，并且抑制哮喘急性气道炎症，但是否参与气道重构却不为人知。Th17是一新型辅助性T细胞，通过分泌细胞因子IL-17A等参与气道重构的发生。本研究主要探讨CSE/内源性H2S是否参与慢性哮喘气道重构的发展以及相关的作用机制。通过建立卵白蛋白(OVA)诱导的慢性哮喘气道重构小鼠模型，首先Western Blot以及亚甲基蓝法检测CSE以及肺内源性H2S在慢性哮喘小鼠肺组织中的表达；利用野生型和CSE敲除型小鼠，给予外源性H2S，建立慢性哮喘气道重构模型，以有创方法吸入乙酰胆碱来检测气道反应性(AHR)，行肺泡灌洗以及细胞计数评价气道炎症，通过苏木素-伊红(HE)、过碘酸雪夫氏染色(PAS)以及masson三色染色分别检测肺组织炎症、黏液分泌以及胶原沉积等病理改变以评价气道重构，流式和酶联免疫法(ELISA)检测肺组织Th17细胞及其BALF中相关细胞因子的表达；另外，体外分离WT和CSE-KO慢性哮喘小鼠脾脏淋巴细胞和CD4+T细胞，体外培养，并同时给与Th17极化条件，流式检测CD25+CD4+T细胞比例，MTT法评价CD4+T细胞增殖以及流式检测IL-17A+CD4+T细胞比例，观察CSE缺陷和外源性给予H2S对CD4+T细胞的增殖和向Th17分化能力的影响。我们发现：(1) 在OVA激发诱导的慢性哮喘模型中，肺组织CSE和内源性气体信号分子H2S水平降低；(2) 内源性CSE缺陷能够促进OVA诱导的慢性哮喘所有诱导的气道高反应性，同时增加气道和肺组织炎症，促进气道黏液分泌以及气道上皮下胶原的沉积，同时促进肺组织Th17细胞以及相关因子(如IL-17A, IL-23以及TGF-β)的表达，而给予外源性硫化氢后能够减轻上述病理生理改变；(3) 内源性CSE缺陷促进CD4+T细胞的活化，增殖以及向Th17细胞分化，而给予外源性硫化氢能够抑制上述改变。由此，硫化氢抑制慢性哮喘气道重构，而这种作用与其抑制CD4+T细胞的活化、增殖以及向Th17细胞分化相关； “内源性CSE/ H2S代谢系统”在慢性气道重构中发挥重要的的作用，为哮喘气道重构的干预提供新靶点。