内源性胱硫醚-γ-裂解酶/硫化氢途径在哮喘发生发展中的作用及其相关机制的研究

Current studies have shown that “cystathionine gamma-lyase(CSE)/endogenous H2S pathway” plays a protective role in the pathogenesis of asthma. Asthma displays an age-dependent feature with a high prevelence in the early life stage, while it becomes weak or disappeared with growth. In addition, the IL-4 cytokine plays a critical role in the development and differentiation of Th2 cells. However, whether and how the CSE/endogenous H2S pathway involves in the development of asthma remain unknown. Our preliminary experiments have shown the expressions of CSE and endogenous H2S production rate displayed an age-dependent increase. The degree of asthma and the IL-4 level in BALF challenged at 16 week in WT mice was sevious than that challenged at 8 week. According to these results, we hypothesized that “the CSE/endogenous H2S pathway may involve in the development of asthma via influencing the differentiation of Th2”. To confirm the hypothesis, we will observe the effects of “the CSE/endogenous H2S pathway” on the differentiation of Th2 cells and the development of asthma by using wild type (WT) and CSE knock out (CSE-KO) mice with different age, and exogenous H2S application or performing a series of in vivo and in vitro experiments. The objective of this study is to clarify the relationship of CSE/endogenous H2S pathway and the development of asthma and provide a new therapeutic target for early asthma.

目前发现“肺胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)/内源性H2S系统”在哮喘中起到保护作用。哮喘的发生呈年龄相关性，生命早期发病率高，随着年龄增长减退或消失，这与纠正失衡的Th2免疫相关，而IL-4在Th2分化中起重要作用。“CSE/内源性H2S系统”是否参与生命早期哮喘的发生发展，却不为人知。我们预实验发现肺CSE及内源性H2S呈年龄依赖性增加；成年期WT小鼠其哮喘程度和IL-4水平低于生命早期，提示存在“年龄增长的哮喘保护作用”。由此，我们推测“CSE/内源性H2S系统通过影响Th2分化，进而参与哮喘的发生发展”。为证实此假设，本研究利用不同年龄阶段WT和CSE-KO小鼠，外源性给予H2S及一系列体内外实验，观察“CSE/内源性H2S系统”与不同年龄段Th2细胞分化的关系及对哮喘的影响。旨在探讨“内源性H2S与哮喘发生发展之间的关系”，为哮喘早期干预提供新靶点。

目前发现“肺胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)/内源性H2S系统”在哮喘中起到保护作用,而哮喘的发生呈年龄相关性，生命早期发病率高，随着年龄增长减退或消失，这与纠正失衡的Th2免疫相关，而IL-4在Th2分化中起重要作用。由此，我们推测“CSE/内源性H2S系统通过影响Th2分化，进而参与哮喘的发生发展”。本项目主要研究内容和结果如下: (1) 在野生鼠中，内源性产硫化氢 (H2S)酶胱硫醚-γ-裂解酶 (CSE)以及H2S随着年龄的增加而增加，在16周(W)时达到高峰。与8W野生小鼠相比，16W诱导激发时的哮喘小鼠其气道反应性明显降低，气道炎症和黏液分泌也显著下降，这些病理改变与其下调Th2相关因子(Eotaxin-1, IL-4,IL-5)相关。(2) 这种随年龄增长的内源性H2S对哮喘的保护作用在CSE-KO小鼠中消失；而给予外源性NaHS能够降低由于CSE-KO引起内源性H2S不足所导致的哮喘加重。而上述这些作用与H2S能够降低Th2细胞因子相关。(3) 降低的内源性CSE/H2S表达参与了CD4+T细胞向Th2细胞的转化，而这种转化与H2S抑制GATA3的核转入相关。本研究的科学意义：(1) 本项目通过体内外实验，已经阐明在静息和OVA激发 (哮喘模型) 状态下，不同年龄阶段小鼠机体CSE/内源性H2S系统与Th2细胞分化之间的关系，首次探讨气体信号分子H2S在适应性免疫系统发展中的作用，为以后研究 “靶向内源性CSE/H2S系统”防治免疫失调性疾病提供理论依据和实验支持。(2) 本项目探讨“内源性CSE/H2S系统”在不同年龄哮喘小鼠中的作用及其相关机制”，首次提出“内源性CSE/H2S系统的不完善与生命早期哮喘的易感性相关”，同时阐明“内源性CSE/H2S系统”参与了年龄增长的哮喘保护作用，即“内源性CSE/H2S系统参与了哮喘的发生发展”，这为以后“通过靶向/调节内源性CSE/H2S途径或其相关信号通路”防治哮喘提供理论基础和实验方向。