Gaq对类风湿关节炎Th1Th2细胞分化的调控作用及其机制研究

Gαq, the alpha subunit of Gq G protein, is an important signal transducer. It has been reported that Gαq regulated DC migration and B cell survival. More importantly, Gαq -KO bone marrow chimeras with Gαq deficiency only in their immune system could spontaneously develop manifestations of systemic autoimmune disease with high titer anti-nuclear antibody (ANA) and inflammatory arthritis. We also found that the protein and mRNA expression levels of Gαq in peripheral blood lymphocytes (PBLs) of rheumatoid arthritis (RA) patients were significantly lower compared with healthy controls. These results confirmed the important role of Gαq in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. As Gαq-KO bone marrow chimeras will spontaneously develop inflammatory arthritis and Th1/Th2 imbalance is important in the pathogenesis of RA, Gαq may regulate the Th1Th2 differentiation in RA patients. With this idea, we detected the percentage of Th1 and Th2 cell in Gαq-KO bone marrow chimeras before and after suffering from arthritis. The result showed that, in comparing to WT bone marrow chimeras, the percentage of Th1 cell was both significantly increased in these Gαq-KO bone marrow chimeras. Based on these findings, we hypothesize Gαq may regulate the Th1Th2 differentiation in RA patients. To prove our hypothesis, we first study the differentiation of high, low and normal Gαq expression Naive CD4+ T cells from RA patients to Th1Th2 cells. Naive CD4+ T cells from healthy individuals will be used as controls. Then we use Gαq-KO mice to study the role of Gαq in Th1Th2 differentiation and address the underlying molecular mechanisms. The success of this study will deepen our knowledge in the role of Gαq in immune regulation and pathogenesis of rheumatoid arthritis.

Gαq是Gq蛋白的α功能亚基，在信号转导中发挥着重要的作用。先前的研究报道，Gαq调控DC的游走和B细胞的凋亡；更有意义的是，Gαq-KO骨髓嵌合鼠在骨髓移植四个月后，自发表现出炎症性关节炎的症状。临床研究也表明，Gαq在类风湿关节炎（RA）患者外周血的表达明显降低，并且与疾病活动度相关。以上研究结果确立了Gαq在免疫调控和RA发病中的重要作用。由于Gαq-KO骨髓嵌合鼠自发炎症性关节炎，并且Th1/Th2失衡在RA发病中发挥着重要的作用，因此推测Gαq可能调控类风湿关节炎患者Th1Th2细胞的分化。预实验结果表明，与同龄WT骨髓嵌合鼠相比，Gαq-KO骨髓嵌合鼠在自发炎症性关节炎之前和之后，Th1细胞的比例都是显著升高的，Th2细胞无显著变化。本研究将深入研究Gαq对类风湿关节炎患者Th1Th2细胞分化的调控；并利用Gαq基因敲除小鼠，深入研究Gαq调控Th1Th2细胞分化的分子机制。

G蛋白是一类重要的信号分子，由α、β、γ三个亚基组成，根据α亚单位的不同，G蛋白被分为Gs、Gi/o、Gq/11和G12/13四个亚家族。Gq是Gq/11亚家族的重要成员之一，而Gαq是Gq蛋白的α功能单位，由Gnaq编码。先前的研究报道，Gαq调控树突状细胞（DC）的游走和B细胞的凋亡；更有意义的是，Gαq基因敲除（Gnaq-/-）骨髓嵌合鼠（只有免疫系统是Gαq缺失的）在骨髓移植四个月后，自发表现出炎症性关节炎的症状。临床研究也表明，Gαq在类风湿关节炎（RA）患者外周血的表达明显降低，并且与疾病活动度相关。以上研究结果确立了Gαq在免疫调控和RA发病中的重要作用。由于Th1/Th2失衡在RA发病中发挥着重要的作用，本项目研究了Gαq对Th1/Th2分化的调控及其在RA发病中的作用，包括以下研究内容：一、利用Gnaq-/-小鼠，研究Gαq对 Th1Th2细胞分化的调控及其分子机制；二、在RA患者中探讨Gαq与Th1Th2型细胞因子表达的关系；三、探讨 Gαq是否通过调控 Th1Th2细胞的分化参与RA发病。结果表明，在Th1细胞极化条件下，与野生型（WT）Naive CD4+T细胞相比，Gnaq-/- Naive CD4+T 细胞向Th1细胞分化的能力显著增强，调控Th1细胞分化的关键转录分子T-bet的表达显著增加，关键信号分子STAT4的活化显著增强，Gαq负向调控Th1细胞的分化；在Th2细胞极化条件下，与WT Naive CD4+T细胞相比，Gnaq-/- Naive CD4+T 细胞向Th2细胞的分化无显著变化，调控Th2细胞分化的关键转录分子GATA-3也没有显著变化，Gαq不参与调控Th2细胞的分化；与健康志愿者相比，RA患者外周血单个核细胞中，Gαq的表达显著降低，IFN-γ的表达显著升高，IL-4的表达无显著变化，并且在RA患者外周血单个核细胞中，Gαq与IFN-γ的表达呈现明显的负相关，Gαq与IL-4的表达并无相关性；与同龄WT鼠相比，自发关节炎的Gnaq+/-鼠中，Th1细胞的比例明显升高，Gαq可能通过调控Th1细胞的分化参与RA发病。本课题的完成为进一步深入研究Gαq对RA发病的调控提供了重要的理论和实验依据。