MC-Exo通过DCN胞间转移调控气道平滑肌细胞表型转化在哮喘中的作用及机制研究

Asthma is a chronic inflammatory disease that is a serious hazard to human health. Exosomes have been shown to be involved in the development of asthma. Mast cell (MC) activation is another important factor in the progression of asthmatic diseases. We have previously found that differential expression of MC-Exo-encapsulated proteins in different states, such as decorin (DCN), can promote the proliferation of airway smooth muscle cells (ASMC) and regulate phenotypic gene changes, but the mechanism of action is unknown. DCN has high affinity for TGF-β, and TGF-β can participate in asthma airway remodeling by increasing the expression of PRMT1 by Smad2/3. From this we hypothesized that MC-Exo participates in asthma progression through DCN→TGF-β→Smad2/3→PRMT1 regulation of ASMC phenotypic transformation. To validate the hypothesis, we will use wild and DCN-/- mice to extract exosomes before and after MC activation, and to clarify that MC-Exo affects ASMC phenotype transformation by carrying DCN, and clarifies the regulation mechanism of DCN/TGF-β/Smad pathway on ASMC. The work on this project may broaden our understanding of ASMC phenotypic transformation in the tissue environment, and provide potential therapeutic target against asthma.

哮喘是严重危害人类健康的慢性炎症性疾病，已证实exosomes参与哮喘的发生发展。肥大细胞（MC）活化是哮喘疾病进程的另一重要因素。我们前期发现不同状态MC来源exosomes（MC-Exo）包裹蛋白存在差异表达如核心蛋白聚糖（DCN），可促进气道平滑肌细胞（ASMC）增殖，调控表型基因改变，但作用机制不明。DCN对TGF-β具有高亲和力，TGF-β可通过Smad2/3增加PRMT1的表达参与哮喘气道重塑。由此我们推测：MC-Exo通过DCN→TGF-β→Smad2/3→PRMT1调控ASMC的表型转化参与哮喘进展。为验证假说，我们将利用野生和DCN-/-小鼠提取MC活化前后exosomes，明确MC-Exo通过携带DCN影响ASMC表型转化，阐明DCN/TGF-β/Smad通路对ASMC调控机制，拓展对组织环境中ASMC表型转化的认识，为哮喘的治疗提供潜在新靶点。

研究背景：哮喘是一种严重威胁人类健康的慢性呼吸道疾病。肥大细胞（mast cell，MC）活化等是导致哮喘气道炎症加重、气道高反应性、气道重塑发生的关键环节。探究MC活化前后外泌体蛋白质的变化，对深入了解MC-Exo的生物功能及其在哮喘中的作用具有重要意义。.研究内容：①制备及鉴定BMMC及其分泌的外泌体，并分析MC脱颗粒前后外泌体蛋白质表达谱，对差异表达蛋白进行功能富集分析。②以IgE/Ag和C48/80作为激活剂，探索BMMC对不同激活剂短时间内连续刺激或交叉刺激后的脱颗粒能力。③通过生物信息学方法，挖掘自噬相关差异表达基因(DEGs)对哮喘的诊断价值。.研究结果：①小鼠骨髓细胞通过SCF及IL-3体外诱导6-8周后可获得成熟BMMC。通过TMT标记质谱技术在MC脱颗粒前后外泌体中共鉴定1988个蛋白质，筛选出415个差异表达蛋白（286个上调，129个下调），主要富集的通路包括溶酶体、神经系统病变的进程及内质网蛋白质的加工等。②适当浓度的IgE/Ag和C48/80刺激BMMC脱颗粒后，可诱导BMMC释放胞内的部分颗粒物质。IgE/Ag刺激脱颗粒的BMMC，短时间内不能再对IgE/Ag的刺激释放β-己糖苷酶，但能对C48/80的再刺激释放β-己糖苷酶。C48/80刺激脱颗粒的BMMC，可以对C48/80或IgE/Ag的再次刺激释放β-己糖苷酶。③从GEO数据库中挖掘了17个自噬相关DEGs参与哮喘的发生发展。其中关键基因ERN1可能通过调节自噬作用影响哮喘，提示该基因可能具有非侵入性诊断价值。.科学意义：本课题首次全面剖析了MC脱颗粒前后外泌体蛋白质的变化，对深入了解MC来源外泌体可能的生物功能和临床应用具有重要意义。本课题揭示了MC对不同刺激的应答应答的能力也不同，可能与信号通路导致的脱颗粒程度不同有关。此外，生物信息学方法探索了哮喘中的自噬相关DEGs，不仅深化了自噬在哮喘中的作用，并为靶向自噬基因治疗哮喘提供新的途径。