整合素α5β1在Th17/IL-17A诱导哮喘气道血管新生过程中的作用及机制研究

Vasculogenesis is one of the common characteristics in airway vascular remodeling, resulting in increased airway wall thickness and finally leading to airway narrowing and airflow limitation. Bone-marrow derived endothelial progenitor cell (EPC) is a main cellular component participating in the process of vasculogenesis. After mobilization from the bone marrow to the peripheral blood, EPCs home in on sites of new vessel formation, then invade and migrate at the same sites, and incorporation into the endothelium of the newly formed blood vessels. Integrin α5β1 has been reported to be involving in the procedure of EPC’s adhesion and differentiation in several ischemic diseases. Our previous study has found that IL-17A, produced by exaggerated Th17 responses, is indispensable in airway vascular remodeling by inducing EPCs chemotaxis as well as pulmonary microvascular endothelial cell tube formation in asthmatic mice model. While several studies have reported that IL-17A could up-regulate the expression of some member of integrin family in different cell types. On these bases, we aim to explore whether Th17 cell and IL-17A can enhance the adhesion, location and differentiation of EPC through up-regulating level of α5β1 in EPC. Besides we also intend to investigate the downstream signaling pathway of EPC chemotaxis induced by IL-17A. This study will provide new insight into pathological mechanism of airway vascular remodeling and is beneficial for the study of new immunotherapy.

血管新生是哮喘气道血管重塑的主要特征之一，可导致气道管壁增厚从而加重气道狭窄和气流受限。骨髓来源的内皮祖细胞（EPC）的动员、迁移、粘附、定植、分化是新生血管形成的机制之一。在缺血性疾病中，整合素α5β1受体在EPC的粘附、分化等过程中发挥了重要功能。最近，我们在The Journal of Immunology杂志上报道了Th17/IL-17A可通过诱导EPC的定向迁移及肺微血管内皮细胞的管样结构形成来促进哮喘气道血管重塑。而有研究证实IL-17A可促进多种细胞表面整合素的上调。本项目拟在此基础上进一步探讨Th17/IL-17A是否通过上调内皮祖表面α5β1受体的表达促进其粘附、定植、分化过程，以及IL-17A诱导EPC定向迁移的具体信号通路，以期进一步阐明Th17细胞及IL-17A促进血管新生发生发展的具体机制，为哮喘气道血管重塑的病理机制提供新的认识，为哮喘的免疫治疗开辟新的途径。

气道血管重塑是气道重塑的主要特征之一，与哮喘的发病有着紧密的联系。项目组的前期研究发现Th17细胞通过其特异性细胞因子IL-17A的作用，可诱导内皮祖细胞（EPCs）向哮喘气道的定向迁移，从而在促进哮喘气道血管重塑的过程中发挥作用，但Th17细胞及IL-17A对于EPCs后续的粘附、定植、分化等过程的作用目前还尚不明确。整合素在EPCs的多种生物学活动中发挥了十分重要的作用。本项目拟通过建立小鼠哮喘模型，同时活性蛋白气道内滴注、细胞过继回输以及体外粘附实验、管样结构形成实验等手段来探讨IL-17A在EPCs的粘附、定植、分化等过程中的作用，是否通过上调整合素α5β1的表达来促进这些过程的发生。研究发现：1.体外实验中，IL-17A可上调小鼠骨髓来源EPCs整合素α5β1的水平，并且IL-17A的刺激浓度及时间梯度在一定范围内都与整合素α5β1的表达水平呈正相关；2. IL-17A可以促进EPCs在体外与细胞外基质（纤连蛋白）之间的粘附作用，并在一定范围内呈浓度依赖性，这种促进作用是通过增加α5β1的表达来实现的；3.IL-17A通过提高α5β1的水平，促进了晚期EPCs在体外管状结构的形成；4. 体外实验中，IL-17A对EPCs的分化成熟过程无明显影响；5.在气道滴注IL-17A纯化蛋白的哮喘模型小鼠体内进行IL-17A预处的EPCs的过继回输，可促进模型小鼠气道周围肺组织微血管形成的增多，而回输经α5β1抗体处理后的EPCs，其模型小鼠气道周围肺组织微血管密度（MVD）明显降低；6.体外实验中，在IL-17A作用下，EPCs内FAK、AKT及eNOS蛋白的磷酸化水平有升高，其升高程度与IL-17A的浓度呈正相关，提示IL-17A可活化EPCs内FAK/AKT/eNOS信号途径。这些结果初步提示了Th17细胞特异性细胞因子IL-17A可通过促进整合素α5β1的表达来增强EPCs与细胞外基质的粘附及分化晚期EPCs的管状结构形成，从而在哮喘小鼠的气道血管重塑过程中发挥一定的作用，为哮喘气道血管重塑的发病机制提供新的认识。