Galectin-1在人感染H7N9禽流感致急性肺损伤中的作用机制研究

The main clinical feature of human infection with H7N9 avian influenza is severe pneumonia, with acute pathological changes of alveolar epithelial cell injury. We previously found that upstream gene mutation of somatic cells were able to down-regulate the protein levels of Galectin-1，and therefore relate their susceptibility to H7N9, so we consider Galectin-1 may function as a kind of protective protein. To reveal its mechanism in acute lung injury during H7N9 virus infection, we intend to over express and obstruct the expression of Galectin-1 gene in alveolar epithelial cell line infected with H7N9 virus and analyze the relationship between Galectin-1 expression and virus proliferation ability as well as the degree of cell damage. By the construction of wild-type and Galectin-1 knockout mice model of acute lung injury induced by H7N9 virus, we will further analyze the relevance of Galectin-1 protein expression and the viral load, degree of lung tissue damage. In the cell and mice models of acute lung injury, we speculate that Galectin-1 may regulate innate immunity and inflammatory response through MAPK signal pathway. Based on above results, we plan to screen critical amino acid fragments of Galectin-1 interacting with H7N9 virus, construct the recombinant protein and offer nasal drip treatment for mice with pneumonia to verify the protective effect of Galectin-1 recombinant protein, providing new insight for the treatment of H7N9 avian influenza.

人感染H7N9禽流感主要临床特征为重症肺炎，病理改变为急性肺泡上皮细胞损伤。我们前期研究发现：体细胞上游基因突变使其编码的Galectin-1蛋白表达下调，与机体对H7N9病毒易感性相关，可能是一种保护性蛋白。为揭示其在H7N9病毒导致急性肺损伤中的作用机制，我们拟通过构建Galectin-1基因干扰及过表达肺泡上皮细胞株并感染H7N9病毒，分析该蛋白水平变化与病毒增殖能力及细胞损伤程度的关系。经H7N9病毒感染野生型及Galectin-1基因敲除小鼠构建急性肺损伤模型，进一步分析该蛋白表达水平与病毒侵袭及肺组织损伤程度的关联性。并在上述细胞模型和小鼠模型研究Galectin-1通过MAPK信号通路调控固有免疫及炎症反应机制。筛选与H7N9病毒相互作用的Galectin-1关键氨基酸片段，并构建重组蛋白，经鼻滴治疗肺炎小鼠，验证该重组蛋白的保护效果，为H7N9禽流感治疗提供新思路。

H7N9禽流感病情凶险，病死率高。前期研究发现H7N9死亡病例主要归因于急性肺损伤及其严重形式急性呼吸窘迫综合征。目前认为流感病毒感染导致的急性肺损伤主要由宿主过度的促炎性免疫应答引发。半乳糖凝集素-1（Galectin-1）是一种广泛表达于哺乳动物组织中的动物凝集素，最新研究表明Galectin-1在病毒感染与病毒诱导的炎性组织损伤中发挥着广泛的抗炎作用并改善疾病转归。但是，Galectin-1在流感诱导的ALI中的作用与相关机制尚不清楚，还有待进一步探索。为此，本课题组成功构建了流感病毒感染细胞与小鼠致急性肺损伤模型，发现Galectin-1蛋白水平在流感病毒感染后显著升高。课题组随后对小鼠与细胞进行Galectin-1重组蛋白干预，发现Galectin-1干预后小鼠生存率显著提高，肺部病理改善，肺部水肿程度改善、肺部凋亡作为急性肺损伤的一个重要指标也有所缓解。本课题组对不同组小鼠支气管肺泡灌洗液中的炎症因子进行液相芯片检测，发现IL-6、IL-10等细胞因子显著变化。体外实验也发现了Galectin-1重组蛋白干预后细胞凋亡减少、病毒滴度降低的现象。本项目研究初步揭示了Galectin-1在流感病毒感染宿主过程中的变化情况与作用机制，明确了Galectin-1重组蛋白在流感病毒感染宿主过程中的潜在保护作用，为临床上治疗流感提供一定的理论依据。在新冠疫情中，课题组迅速将建立的各类技术平台用于开展新型冠状病毒的相关研究，精确揭示了新冠患者在疾病进程中的病毒载量动态变化规律，相关研究成果为卫生行政部门制定相关政策提供了科学依据。本项目共培养硕士研究生5名，其中2名硕士研究生和2名博士研究生已经顺利毕业，1名博士研究生在读。课题组共在BMJ、Clin infect dis等杂志发表SCI论文6篇，单篇最高影响因子达30.223，一篇入选ESI高被引论文和Hot论文，以第一完成人获教育部技术发明奖二等奖一项。