[发明专利]电压门控质子通道Hv1在治疗过敏性哮喘中的功能和应用

说明书

本发明公开了电压门控质子通道Hv1蛋白在过敏性哮喘产生过程中的作用，建立的良好的过敏性哮喘小鼠模型，属于医学领域。通过研究Hv1蛋白，与野生型C57(WT)小鼠对比，我们发现Hv1基因敲除小鼠(KO)在用卵清蛋白(OVA)致敏和刺激后的过敏性气道炎症水平明显高于对照组，即患有过敏性哮喘病症。在检查血清、支气管肺泡灌洗液(BALF)和肺组织病理学后，我们发现Hv1缺乏明显地促进了OVA诱导的炎症细胞募集，增加了过敏性哮喘小鼠Th2细胞因子水平和粘液分泌的产生。进一步的实验发现，Hv1缺乏明显地降低了NOXs的表达，这些结果表明Hv1基因敲除通过抑制ROS的产量使过敏性哮喘的患病率增加。针对Hv1的功能，可用于制备预防，缓解和/或治疗过敏性哮喘的药物。

技术领域

本发明属于基因的功能与应用领域，特别涉及建立电压门控质子通道Hv1敲除小鼠作为过敏性哮喘模型小鼠，Hv1作为药物标靶在筛选治疗过敏性哮喘疾病的药物中应用，以及Hv1的激活剂在制备和/或筛选预防，缓解和/或治疗过敏性哮喘疾病的药物中的应用。

背景技术

哮喘是影响全世界3亿人的主要健康问题之一。在过去的几十年中，过敏性哮喘引起的发病率和死亡率一直在上升。过敏性哮喘是一种复杂的肺部炎性疾病，其特征在于炎性细胞渗入肺组织、气道高反应性(AHR)、杯状细胞粘液分泌过多以及Th2介导的细胞因子(包括IL-4、IL-5和IL-13)过度表达。Th2型细胞因子对于免疫球蛋白IgE的合成、辅助性T细胞向Th2型的转化、杯状细胞的增生和嗜酸性粒细胞的存活至关重要。据报道，过敏性哮喘与Th1/Th2细胞失衡及其特征性细胞因子谱密切相关。在生理条件下，Th1和Th2细胞的免疫反应保持动态平衡。每当这种平衡被打破，疾病就会发生。虽然过敏性哮喘的病理生理学已经被广泛研究，但是大多数现代药物暂时改善了临床症状，并且仍然没有治愈这种疾病的方法。

Hv1是一种电压门控质子通道，对质子具有高选择性和高电导率，该通道活性依赖于细胞膜电位和细胞内外的pH值，并且温度与氘元素对该通道蛋白的质子电导率和门控动力学机制也具有较大的影响，该通道已经在先天免疫细胞如吞噬细胞中进行了最彻底的研究。在吞噬细胞的呼吸爆发(respiratory burst)期间，NADPH氧化酶(NOX)将电子转移到细胞外空间，将氧转化为O₂^-，O₂^-首先被MPO迅速转化为H₂O₂，然后转化为HOCl。Hv1在这过程中把NOX产生的H⁺离子排出细胞内从而维持细胞内恒定的pH值和NOX蛋白的活性。NOXs产生的ROS在自由基生物学和医学中起着双重作用。一方面，在正常生理条件下，活性氧的产生在吞噬作用、细胞信号传导和体内平衡中起重要作用，并且活性氧随后被正常细胞中的清除系统消除。另一方面，在氧化应激条件下，较高的活性氧含量可能氧化细胞脂质、蛋白质和脱氧核糖核酸，导致许多临床疾病恶化，包括炎症、衰老、癌症、神经退行性疾病和心血管疾病。Hv1最近被证明在肺上皮细胞中选择性表达，并且其在肺上皮细胞中的功能是碱性肺内膜液的再酸化。此外，Hv1也被发现在精子中表达，维持精子内恒定的pH值，对精子的活性起着至关重要的作用。微摩尔量级的二价金属离子(如：Zn²⁺、Cd²⁺)对Hv1的活性有明显的抑制作用，同时油酸、花生四烯酸等对该通道有明显的激活作用。Hv1只含有电压传感结构域(VSD)没有膜孔结构域。Hv1形成二聚体，并且每个亚基含有自己的传输质子的孔隙。Hv1胞内C端结构域形成超螺旋二聚体结构，该结构域不但是整体蛋白形成二聚体的必要结构域，并且对Hv1在细胞膜上的定位起决定性作用。虽然正如我们所报道的，Hv1已经在癌症治疗中得到有效的探索，但是Hv1在哮喘中的抗炎作用尚不清楚。因此，Hv1在炎症中的潜在作用和机制仍需阐明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种了OVA诱导的小鼠过敏性哮喘模型，应用于过敏性哮喘发病机制的研究及过敏性哮喘治疗药物的研发。同时说明Hv1与过敏性哮喘之间的关系，进而把Hv1的抑制剂和激活剂等相关药物应用于糖尿病的治疗。