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支气管哮喘(简称哮喘)是一种世界范围内最常见的慢性气道炎症疾病，全球目前共有3亿多哮喘患者，我国约有4570多万哮喘病人，极大加重了医疗负担。哮喘是一种异质性疾病，因此需要根据患者的具体情况予以对应的个性化治疗策略。哮喘发病机制十分复杂，尽管学者们已经提出有多种学说，但其内在机理至今仍未完全阐明。
近年来气道上皮细胞在哮喘发病中发挥的作用逐渐受到重视，既往研究指出当哮喘患者气道暴露于大气污染物、过敏原和病原体等哮喘致病因子后，可导致气道上皮细胞发生凋亡。此外已有研究证实，细胞凋亡所产生的凋亡细胞DNA(Apoptotic DNA，apopDNA)可作为损伤相关分子模式(Damage-associated molecular patterns, DAMPs)与上皮细胞的模式识别受体(Pattern recognition receptors, PRRs)结合并激活一系列免疫炎症反应。释放到胞浆内的apopDNA可被细胞内的DNA识别受体所识别，激活固有免疫信号通路，通过诱导Ⅰ型干扰素上调和促炎性细胞因子的转录和表达以启动天然免疫防御机制，同时促进获得性免疫应答。
环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(Cyclic GMP-AMP synthase, cGAS)是一种DNA识别受体家族中的新成员，它是一种细胞质DNA识别受体，可识别进入细胞质的外源性病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA(Mitochondial DNA, mtDNA)等双链DNA(Double strand DNA, dsDNA)。因此我们提出假设：气道上皮细胞内的cGAS蛋白可通过识别气道局部的dsDNA进而诱导驱动Th2型免疫的细胞因子生成，从而参与哮喘发病机制。
目的：
研究气道上皮细胞的cGAS蛋白是否通过结合胞浆dsDNA参与哮喘的发病过程以及相关机制的探索。
方法：
第一部分
利用免疫荧光染色检测OVA短时间点干预后不同时间点小鼠气道上皮细胞胞浆内的dsDNA含量和IL-33体外干预HBEs后胞浆内的dsDNA含量是否出现明显升高。此外，通过cGASflox/floxC57BL/6小鼠与本实验室引进的CC10-rtTA/(tetO)7-Cre小鼠交配，获得气道上皮细胞cGAS特异性诱导敲除的小鼠品系(简称cGAS△/△小鼠)，然后选取6-8周龄的cGAS△/△小鼠与同窝对照小鼠，利用OVA致敏和激发建立经典哮喘模型，然后检测各组小鼠肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid, BALF)内炎症细胞的总数，嗜酸性粒细胞比例及绝对值，评估气道炎症浸润情况，粘液分泌水平及气道高反应性，从而进一步明确cGAS对哮喘表型的作用。
第二部分
利用OVA致敏和激发建立经典哮喘模型和短时间点哮喘模型，评估cGAS敲除后对小鼠肺组织内炎症因子表达水平的影响。同时利用IL-33干预cGAS-siRNA特异性敲除的HBEs，在体外进一步探究cGAS对人体气道上皮细胞炎症因子分泌的影响。另外，利用线粒体特异性抗氧化剂Mito-TEMPO干预IL-33诱导炎症后的HBEs，探究干预后细胞内dsDNA含量和GM-CSF的表达水平变化情况。
结果：
第一部分
OVA短时间点干预人气道上皮细胞后可以明显观察到细胞胞浆内dsDNA含量增加，且为早期出现的一过性增加。在体外IL-33干预HBEs后也可观察到人体气道上皮细胞胞浆内的dsDNA的水平早期一过性升高，且dsDNA与cGAS存在共定位。随后，将气道上皮细胞cGAS敲除后可明显缓解OVA诱导的哮喘气道炎症表型，具体表现为肺泡灌洗液中炎症细胞总数，嗜酸性粒细胞绝对值和比例明显减少，肺部炎症浸润情况呈现出明显缓解，气道粘液分泌明显减少，气道高反应性有所缓解。
第二部分
在OVA经典哮喘模型中，可观察到敲除cGAS使得肺组织中炎症因子包括IL-4，IL-5，IL-13，IL-25，IL-33的表达水平明显下降，而OVA短时间点模型中发现敲除cGAS使得GM-CSF的mRNA表达水平降低，但对IL-25和IL-33的mRNA表达水平无明显影响。利用IL-33体外干预人气道上皮细胞系后，可稳定上调细胞因子GM-CSF的mRNA表达水平，并且利用cGAS-siRNA敲除HBEs后，GM-CSF的mRNA水平有所下降。而在线粒体特异性抗氧剂Mito-TEMPO干预HBEs后，IL-33诱导产生的GM-CSF和dsDNA均有所降低。
结论：
cGAS在气道上皮细胞介导哮喘发病过程中扮演重要作用，可能是通过结合胞浆内线粒体损伤后释放出的dsDNA，促进GM-CSF释放以激活Th2型免疫。
近年来气道上皮细胞在哮喘发病中发挥的作用逐渐受到重视，既往研究指出当哮喘患者气道暴露于大气污染物、过敏原和病原体等哮喘致病因子后，可导致气道上皮细胞发生凋亡。此外已有研究证实，细胞凋亡所产生的凋亡细胞DNA(Apoptotic DNA，apopDNA)可作为损伤相关分子模式(Damage-associated molecular patterns, DAMPs)与上皮细胞的模式识别受体(Pattern recognition receptors, PRRs)结合并激活一系列免疫炎症反应。释放到胞浆内的apopDNA可被细胞内的DNA识别受体所识别，激活固有免疫信号通路，通过诱导Ⅰ型干扰素上调和促炎性细胞因子的转录和表达以启动天然免疫防御机制，同时促进获得性免疫应答。
环鸟苷酸-腺苷酸合成酶(Cyclic GMP-AMP synthase, cGAS)是一种DNA识别受体家族中的新成员，它是一种细胞质DNA识别受体，可识别进入细胞质的外源性病毒DNA、质粒DNA、线粒体DNA(Mitochondial DNA, mtDNA)等双链DNA(Double strand DNA, dsDNA)。因此我们提出假设：气道上皮细胞内的cGAS蛋白可通过识别气道局部的dsDNA进而诱导驱动Th2型免疫的细胞因子生成，从而参与哮喘发病机制。
目的：
研究气道上皮细胞的cGAS蛋白是否通过结合胞浆dsDNA参与哮喘的发病过程以及相关机制的探索。
方法：
第一部分
利用免疫荧光染色检测OVA短时间点干预后不同时间点小鼠气道上皮细胞胞浆内的dsDNA含量和IL-33体外干预HBEs后胞浆内的dsDNA含量是否出现明显升高。此外，通过cGASflox/floxC57BL/6小鼠与本实验室引进的CC10-rtTA/(tetO)7-Cre小鼠交配，获得气道上皮细胞cGAS特异性诱导敲除的小鼠品系(简称cGAS△/△小鼠)，然后选取6-8周龄的cGAS△/△小鼠与同窝对照小鼠，利用OVA致敏和激发建立经典哮喘模型，然后检测各组小鼠肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid, BALF)内炎症细胞的总数，嗜酸性粒细胞比例及绝对值，评估气道炎症浸润情况，粘液分泌水平及气道高反应性，从而进一步明确cGAS对哮喘表型的作用。
第二部分
利用OVA致敏和激发建立经典哮喘模型和短时间点哮喘模型，评估cGAS敲除后对小鼠肺组织内炎症因子表达水平的影响。同时利用IL-33干预cGAS-siRNA特异性敲除的HBEs，在体外进一步探究cGAS对人体气道上皮细胞炎症因子分泌的影响。另外，利用线粒体特异性抗氧化剂Mito-TEMPO干预IL-33诱导炎症后的HBEs，探究干预后细胞内dsDNA含量和GM-CSF的表达水平变化情况。
结果：
第一部分
OVA短时间点干预人气道上皮细胞后可以明显观察到细胞胞浆内dsDNA含量增加，且为早期出现的一过性增加。在体外IL-33干预HBEs后也可观察到人体气道上皮细胞胞浆内的dsDNA的水平早期一过性升高，且dsDNA与cGAS存在共定位。随后，将气道上皮细胞cGAS敲除后可明显缓解OVA诱导的哮喘气道炎症表型，具体表现为肺泡灌洗液中炎症细胞总数，嗜酸性粒细胞绝对值和比例明显减少，肺部炎症浸润情况呈现出明显缓解，气道粘液分泌明显减少，气道高反应性有所缓解。
第二部分
在OVA经典哮喘模型中，可观察到敲除cGAS使得肺组织中炎症因子包括IL-4，IL-5，IL-13，IL-25，IL-33的表达水平明显下降，而OVA短时间点模型中发现敲除cGAS使得GM-CSF的mRNA表达水平降低，但对IL-25和IL-33的mRNA表达水平无明显影响。利用IL-33体外干预人气道上皮细胞系后，可稳定上调细胞因子GM-CSF的mRNA表达水平，并且利用cGAS-siRNA敲除HBEs后，GM-CSF的mRNA水平有所下降。而在线粒体特异性抗氧剂Mito-TEMPO干预HBEs后，IL-33诱导产生的GM-CSF和dsDNA均有所降低。
结论：
cGAS在气道上皮细胞介导哮喘发病过程中扮演重要作用，可能是通过结合胞浆内线粒体损伤后释放出的dsDNA，促进GM-CSF释放以激活Th2型免疫。