Chi3L1调节炎症反应和巨噬细胞功能影响肝纤维化的机制研究

Liver fibrosis results from chronic inflammation in which liver macrophages play the crucial role. Our pervious findings show hepatic macrophages are involved in liver immune tolerance as well as angiogenesis and blood vessel repair after liver damage. Our preliminary data show chitinase 3-like 1 (Chi3L1) is able to regulate inflammation. Compared with wild type mice, Chi3L1 gene deficient mice developed much more severe liver fibrosis as well as the functional change of hepatic macrophages in a murine model of hepatic fibrosis. Co-immunoprecipitation results suggest Chi3L1 protein interact with CD44 molecule. The present project is focused on: 1. comprehensively understanding the detail of the interaction between Chi3L1 and CD44 as well as the role of its signaling pathway in the inflammation; 2. investigating the role of Chi3L1 signaling pathway in the subtype switch and functional change of hepatic macrophages in the process of hepatic fibrosis; 3. analyzing the correlation between the severity of liver cirrhosis and serum Chi3L1 level, gene variation or gene polymorphism. Our study will contribute to further discovering the mechanism how Chi3L1 impacts on macrophages and modulates inflammation, which will provide more effective diagnostic and therapeutic strategies for liver fibrosis.

肝纤维化由肝脏慢性炎症所造成，其中巨噬细胞发挥着关键作用。前期工作中我们发现，巨噬细胞参与肝脏免疫耐受以及肝损伤后的血管生成和修复。几丁质酶3样物1（Chi3L1）是已知的一种与炎症相关的反应因子。预实验中我们发现：Chi3L1能够抑制Toll样受体诱导的炎症反应；小鼠肝纤维化模型中Chi3L1缺陷型小鼠比野生型小鼠的肝纤维化程度更高，巨噬细胞功能也有变化；免疫共沉淀结果显示Chi3L1蛋白能与CD44分子相互作用。我们假想Chi3L1蛋白通过作用于CD44分子，调控炎症反应，改变巨噬细胞功能，从而影响肝纤维化的进展。本项目将继续以下工作：1.了解Chi3L1和CD44相互作用的信号通路以及调控炎症反应的机制；2.研究Chi3L1在肝纤维化过程中影响巨噬细胞功能和亚群分化的作用机理。3.检测分析Chi3L1与肝硬化疾病的相关性。我们的工作将为肝纤维化的诊断治疗提供有效的策略以及理论基础。

几丁质酶及几丁质酶样蛋白属于糖基水解酶蛋白家族18成员，广泛分布在原核及真核生物中，两者都能结合几丁质，前者具有剪切活性，而后者则无。作为几丁质酶样蛋白的主要成员之一，几丁质酶3样蛋白1（Chi3L1）是重要的固有免疫和获得性免疫的调节剂，主要由中性粒细胞、巨噬细胞和内皮细胞等分泌表达，在组织损伤、凋亡、Th2介导的免疫反应、TGF-β1信号通路以及实质结疤过程中起重要作用。肝脏疾病如酒精性肝病中Chi3L1表达升高，被认为是肝纤维化潜在的标志物之一。有证据显示Chi3L1与巨噬细胞的分化也有关，但是其确切的机制和功能却仍未知。最新研究发现，Chi3L1能够与细胞表面上的白细胞介素13受体α2（IL-13Rα2）和TMEM219相结合，但去除IL-13Rα2和TMEM219时，只能部分减少Chi3L1的特异作用，不仅如此，受体IL-13Rα2的17个氨基酸胞内段也缺乏传递信号所必需的保守区，不具有信号传递的功能，这些数据提示Chi3L1具有其他未知的功能性受体。.本项目研究Chi3L1基因在炎症反应和肝脏纤维化过程及肿瘤进展中的作用机制，内容包括：①构建Chi3L1基因缺陷小鼠，研究Chi3L1在炎症反应调控中的功能；②研究分析Chi3L1与肝硬化疾病的相关性；③探究Chi3L1在肝纤维化进展过程中的作用，以及对肝脏巨噬细胞亚群分化的影响。④研究Chi3L1的功能，包括寻找其受体及探究其在肿瘤中的作用。.本项目围绕Chi3L1基因的功能进行深入研究，取得以下重要结果：.(1) 成功构建Chi3L1基因敲除小鼠；.(2) 成功构建人Chi3L1蛋白原核高表达系统，并制备成功一株小鼠抗人Chi3L1蛋白的单克隆细胞株；.(3) 发现肝硬化患者及肝炎患者中Chi3L1水平明显升高。在小鼠肝纤维化模型中，Chi3L1基因敲除小鼠比野生型小鼠肝纤维化程度更高，炎症反应更严重，浸润性巨噬细胞呈M2型巨噬细胞亚型的表型。.(4) 发现胃癌患者Chi3L1水平与胃癌生存期及进展明显相关，CD44v3是Chi3L1的功能性受体，Chi3L1与之结合后激活Erk、Akt和catenin信号通路，促进肿瘤转移。.本研究揭示了炎症因子Chi3L1在肝纤维化和胃癌中的重要调节作用，并深入研究了其中的分子机制，该研究成果为相关疾病的诊断和治疗提供了新的手段和靶点。