Th17型免疫反应调控哮喘气道平滑肌舒张功能的作用及其机制研究

The airway smooth muscle (ASM) remodeling has been shown to be the causative factor in the development of asthma. Besides ASM proliferation and migration, its contractile and relaxation responsiveness were also impaired so that make the symptoms more severe and harder to control. The studies of underlying mechanisms revealed that in addition to repeated use of β2 adrenoceptor agonist, the robust inflammation induced in asthmatic airway was also involved in the ASM relaxation decrease. Our reports in The Journal of Immunology demonstrated that Th17 cells that produce IL-17A played an important role in the development of airway inflammation and were significantly involved in ASM remodeling including proliferation and migration. Recently, Kudo et al’s studies further revealed that IL-17A enhanced contractile force generation of ASM cells through directly activating IL-17RA/RC, indicating the potential role of IL-17A to regulate the contractile responsiveness of ASM cells. Based on this, we further detected the role of Th17/IL-17A inflammation in the impaired ASM relaxation and the mechanisms underlie. The implementation of this project will provide more evidence for the symptoms control and treatment of severe or drug-resistant asthma.

气道平滑肌（ASM）重塑是支气管哮喘发生发展的核心病理改变，其舒缩功能的异常，尤其是舒张功能的受损，更是导致哮喘症状控制不佳的关键因素。研究显示，除了反复β2受体激动剂的使用，气道炎症也在这一过程中发挥了重要作用。Th17型免疫炎症反应在气道的异常激活是近来哮喘免疫研究的热点，我们先前已在《The Journal of Immunology》上报道，Th17细胞能通过分泌IL-17A诱导哮喘ASM的增殖及迁移，加速ASM重塑的进程。最近，Kudo等人则进一步证实了IL-17A能通过激活IL-17RA/RC受体直接诱导哮喘ASM收缩反应增强。在此基础之上，本项目拟进一步探讨Th17型免疫反应在哮喘ASM舒张功能受损中的作用，并探索调控这一过程的具体机制及相关激酶分子通路。这一项目的完成能为如何有效地恢复ASM细胞对β2受体激动剂的反应性，改善其舒张功能以更好的防治哮喘提供更多的理论依据。

背景：气道平滑肌（ASM）细胞的重塑性变化是导致哮喘发病及进展的核心病理改变。其中，ASM细胞舒张功能受损，是导致哮喘患者的症状难以控制，生活质量低下的重要因素。业已证实，哮喘的发生发展过程中存在着异常激活的Th17型免疫反应，其主要由IL-17介导。IL-17能够促进ASM细胞增殖及收缩功能增强，然而其在ASM舒张功能中的作用目前尚无研究探讨。方法：本研究拟通过制备β2受体减敏的动物及细胞模型，并结合IL-17蛋白刺激、anti-IL-17单抗的使用，应用离体气管环张力检测、western blot检测等方法探讨IL-17在ASM细胞β2受体减敏过程中的作用，并通过对下游分子含量及活性的分析探讨介导这一过程的机制。结果：1）沙丁胺醇反复雾化致使哮喘模型小鼠出现β2受体减敏的现象，且β2受体减敏模型小鼠体内IL-17含量显著上升；2）IL-17诱导ASM细胞膜上β2受体表达下降。同时，anti-IL-17单抗能够改善沙丁胺醇孵育导致的ASM细胞表面β2受体表达减少，提示IL-17通过下调ASM细胞膜上β2受体的表达参与了ASM细胞β2受体减敏的现象。3）制备哮喘模型及β2受体减敏模型小鼠并结合IL-17孵育以及anti-IL-17单抗的输注，离体气管环张力检测的结果显示IL-17能够诱发哮喘模型小鼠舒张功能受损，而anti-IL-17单抗输注则能够改善β2受体减敏模型小鼠舒张功能受损的现象。4）IL-17孵育能够上调ASM细胞中PDE4蛋白的表达水平及活性，而anti-IL-17单抗孵育则具有相反的效果，证实PDE4可能参与了IL-17介导的生物学效应。5）通过制备β2受体减敏的细胞模型及小鼠模型，并结合IL-17以及PDE4抑制剂孵育，离体气管环张力检测及蛋白含量测定结果显示PDE4抑制剂能够抑制IL-17诱导的细胞膜β2受体表达下降以及舒张功能受损，证实PDE4参与了IL-17介导的β2受体减敏现象。结论IL-17通过诱导ASM细胞膜上β2受体表达下调从而参与沙丁胺醇诱导的哮喘ASM细胞β2受体减敏，舒张功能受损的过程。PDE4参与介导了IL-17这一生物学效应。本研究进一步明确了参与哮喘支气管舒张功能受损的细胞因子及其下游通路，为如何有效的防治重度及难治性哮喘提供了新的理论依据。