Notch信号通路负性调控哮喘小鼠气道杯状细胞MUC5AC的合成及其机制的研究

气道黏液高分泌是重症哮喘病死率居高不下的主要原因，其病生基础是增生的杯状细胞合成大量的MUC5AC。目前对MUC5AC基因表达调控的认识仅限于EGFR-MAP kinase信号通路的正性调控作用。我们从Notch信号调控肺上皮组织发育、调控肠道杯状细胞分化以及EGFR与Notch之间高度保守的交互作用模式等不同角度分析，结合我们前期实验及对MUC5AC启动子的生物信息学分析结果，提出：Notch信号通过Hes1依赖的机制负向调控气道杯状上皮细胞合成MUC5AC。本课题拟系统阐明人和小鼠气道上皮中Notch配体、受体及下游分子的表达情况；体外体内证实Notch信号下调杯状细胞合成MUC5AC；阐明Notch信号通过Hes1直接调控MUC5AC启动子活性的转录调控机制；初步探讨Notch与EGFR-MAP kinase两条信号通路在杯状细胞中的交互调节模式。为防治哮喘气道黏液高分泌提供新思路。

我们于2009年获国家自然科学基金面上项目资助，项目名称为：Notch信号通路负性调控哮喘小鼠气道杯状细胞MUC5AC的合成及其机制的研究。该项目于2010年1月启动。我们已完成了3年期研究计划中的全部实验研究工作，取得了较为理想的研究结果。在SCI收录期刊已发表论著1篇，2012年欧洲呼吸年会（ERS）会议论文2篇（Poster discussion），2013年亚洲气道疾病论坛优秀获奖会议论文1篇（Poster discussion），另1篇SCI英文论著已修回。我们的研究结果表明，人NCI292细胞中notch1、notch3及hes1高表达，小鼠气道上皮组织中notch1、hes1高表达，这证实气道上皮细胞中notch信号处于活化状态；进一步的研究发现，稳定转染pEFBOS-NIC下调人NCI-H292细胞及小鼠mtCC1-2细胞表达MUC5AC，而γ分泌酶抑制剂可以上调哮喘小鼠杯状细胞表达MUC5AC，这在体外及体内均证实Notch信号可下调杯状细胞合成MUC5AC；我们进一步通过报告基因、点突变及ChIP实验，发现Notch信号通过Hes1依赖的机制下调小鼠MUC5AC基因启动子活性，其具体调控机制与-893N-box位点有关；在人NCI-H292细胞中，Notch信号通过Hes1依赖的机制下调人MUC5AC基因启动子活性，其机制与-293N-box位点有关；此外，我们还证实，转染pEFBOS-NIC可上调小鼠mtCC1-2细胞中EGFR和ERK2的磷酸化水平，而EGF可上调小鼠mtCC1-2细胞中NIC的表达并可被GSI阻断，因此气道上皮分泌细胞中Notch信号与EGFR信号通路之间存在复杂的负反馈交互作用关系。总之，我们的研究表明，在气道分泌细胞中，Notch信号通过Hes1依赖的机制直接调控MUC5AC启动子活性及MUC5AC的表达，气道上皮分泌细胞中的Notch信号是防治哮喘气道黏液高分泌的一个新靶点。