YKL-40对哮喘气道嗜酸性粒细胞炎症的调控及机制研究

Pulmonary eosinophilia is a typical characteristic of asthma. Eosinophils arise from hematopoietic CD34+ stem cells in the bone marrow, which differentiate to eosinophil under the strong influence of interleukin IL-5. Our previous studies have shown that the differentiation of CD34+ progenitor cells to eosinophils is significantly increased in asthmatic mice. The number of eosinophils in bronchoalveolar lavage fluid (BALF) was positively related to the levels of YKL-40 in BALF and serum in asthmatic mice. In addition，our previous study also indicated that the levels of YKL-40 expression were correlated positively with the levels of IL-5 expression in the OVA-treated epithelial cells. So we hypothesized that YKL-40 may play a regulatory role on pulmonary eosinophilia in asthmatic context. In this study, we will observe the relationship between the expression of YKL-40 and the expression of hematopoietic signal GM-CSF, IL-5 and eotaxin in airway epithelial cells pre- and post-antigen challenge， and the effect of these cytokines on the migration and differentiation of CD34+ progenitor cells and the migration and apoptosis of eosinophils. Furthermore, we will further study the influence of YKL-40 siRNA or YKL-40 gene overexpression on foregoing indexes and the impact on pulmonary eosinophilia, mucous oversecretion, and the airway hyperresponseness. Through this study we will try to clarify the effect and mechanism of YKL-40 on airway eosinophils inflammation and aid in the design of new immunotherapy for intervention of human asthma

嗜酸性粒细胞（Eos）是哮喘气道炎症的主要效应细胞，它来源于骨髓CD34+祖细胞，后者在IL-5等作用下分化为Eos。我们前期研究发现哮喘状态下CD34+祖细胞向Eos分化明显增多，并发现YKL-40与气道上皮细胞IL-5表达水平正相关，故推测YKL-40与气道Eos炎症相关。本研究中我们拟通过YKL-40基因沉默和过表达干预气道上皮细胞和哮喘小鼠，观察其对造血因子GM-CSF、IL-5等表达的影响及其对CD34+祖细胞定向分化、对Eos迁移与凋亡的影响，体内实验观察YKL-40基因沉默和过表达对气道Eos浸润及相关病理生理改变的影响，以阐明YKL-40在哮喘气道Eos炎症中的作用及机制，为开发新的有效抑制哮喘气道Eos炎症的药物提供实验依据。

嗜酸性粒细胞（Eos）是哮喘气道炎症的主要效应细胞，它来源于骨髓CD34+祖细胞，后者在IL-5等作用下分化为Eos。选择性的骨髓造血和气道原位造血是哮喘气道Eos的两个来源。类几丁质酶蛋白YKL-40是由位于1号染色体的（1q32.1）CHI3L1基因编码的蛋白质，众多研究表明YKL-40和哮喘有关。本课题组前期研究发现哮喘状态下CD34+祖细胞向Eos分化明显增多，OVA处理后的原代小鼠气道上皮细胞可引起YKL-40、IL-5、eotaxin以及GM-CSF因子表达的升高，升高的YKL-40和气道-骨髓信号分子IL-5、eotaxin、GM-CSF呈正相关,且YKL-40siRNA可以有效抑制OVA诱导的上皮细胞YKL-40、eotaxin、GM-CSF和IL-5的表达。同时对哮喘小鼠模型的研究发现，小鼠肺组织中YKL-40表达明显升高，且和肺泡灌洗液中的Eos正相关。本课题组以这些发现为基础，首先通过构建过表达YKL-40慢病毒载体初步探究了过表达慢病毒干预Balb/c哮喘小鼠后对其YKL-40、IL-5和eotaxin的影响，发现局部增强哮喘小鼠肺组织中YKL-40的表达可促进其气道嗜酸粒细胞炎症相关细胞因子IL-5、Eotaxin的表达上调，提示YKL-40在一定程度上可以促进哮喘的炎症反应。其次通过构建过表达小鼠YKL-40腺病毒载体、干扰YKL-40腺病毒载体，探究过表达腺病毒和干扰腺病毒在293细胞水平对YKL-40表达的影响以及过表达YKL-40腺病毒载体在动物小鼠体内的表达规律和不同剂量的干扰腺病毒对哮喘小鼠气道炎症的作用。参考本课题组预实验的发现，用合适剂量的干扰YKL-40腺病毒对哮喘模型小鼠进行干预，发现干扰YKL-40腺病毒抑制了哮喘小鼠体内YKL-40的表达，同时降低了IL-5、eotaxin、GM-CSF的表达,减轻了哮喘小鼠的气道炎症、气道高反应性以及气道粘液分泌。YKL-40和骨髓信号分子IL-5、eotaxin、GM-CSF有相关性。本研究通过靶向沉默哮喘小鼠体内YKL-40的表达，减少了哮喘小鼠的症状，表明YKL-40可能通过参与调节骨髓信号分子参与哮喘的发生发展 。YKL-40可能成为哮喘治疗的新靶点，通过基因靶向干预YKL-40可能成为哮喘治疗的新途径。