他汀类药物诱导哮喘气道平滑肌细胞自噬机制的研究

Airway smooth muscle cells (ASMC) play a key role in airway hyperresponsiveness and airway remodeling in chronic asthma. Several studies showed that statins can modulate and prevent airway inflammation and airway remodeling, but it was not widely used in treatment of respiratory diseases. Decreased apoptosis in ASM cells in asthma led us realize that autophagy may play a pivotal role in ASM cells. So we predicted that stains ameliorate airway remodeling through inducing autophagy in ASM cells, leading to the improvement of asthma. In our previous experiments, we proved that autophagy decreased in ASM cells in a mouse model of chronic asthma, while statins induced autophagy. But the related cell signaling pathways and treatment on asthma was undetermined. In our project, we'll research on autophagy levels and cell functions and investigate the molecular mechanisms in stains treated ASM cells of asthmatic mice in vitro experiments. Then ASM cells will be treated with Rapamycin and 3-MA or infected with lentiviral vector carrying Beclin1 and ATG5 and related shRNA respectively, further determined the autophagy levels, cell functions and related signaling pathway. In vivo experiments, we'll change the autophagy levels using introperitoneal injection or airway injection while treated with stains and detect the proliferation, remodeling and phenotype transition of airway smooth muscles and compare the airway inflammation and hyperresponsiveness. We intend to transfer our scientific achievements to clinical application and throw light on asthma therapy.

气道平滑肌细胞是慢性哮喘发生气道重塑的主要的效应细胞。有研究表明，他汀类药物能够改善和防止气道重构。我们推测他汀类药物通过诱导气道平滑肌细胞发生自噬从而改善气道重塑，逆转哮喘发展，并且在预实验中也证实哮喘时气道平滑肌细胞自噬降低，而他汀类药物可以促进细胞发生自噬，但具体作用信号通路以及在哮喘模型中的疗效有待进一步阐明。本课题首先在细胞水平进行气道平滑肌细胞自噬水平以及细胞功能的研究，并探讨具体作用的信号通路。并在此基础上用Rapamycin促进或者3-MA抑制自噬，慢病毒Beclin1和ATG5载体和相应的shRNA分别干预后，检测他汀类药物对细胞自噬水平和细胞功能的影响。在此基础上，在哮喘小鼠动物模型中进一步进行活体干预，检测平滑肌组织的自噬水平和气道平滑肌增生、重塑和表型转化能力，比较干预前后气道炎症和气道高反应性。将科研成果转化应用于临床，为临床治疗提供理论依据。

他汀类药物除了调脂作用外，还具有抗氧化、抗炎、免疫抑制、调节内皮及血管舒缩功能等作用。哮喘发病时，气道平滑肌细胞肥大增生，凋亡减少，并出现肌细胞向管腔迁移是哮喘气道重塑的关键因素。细胞自噬是有别于细胞凋亡的另一种程序性细胞死亡的过程。他汀类药物可以调控细胞自噬的发生，这在其他疾病模型中已有研究。因此，我们在哮喘动物模型中研究，辛伐他汀通过对气道平滑肌细胞自噬的调节，改善哮喘气道重塑和气道炎症的作用；研究辛伐他汀对气道平滑肌细胞增生、迁移、表型转化的作用，以及诱导细胞自噬的相应机制。.本课题首先建立哮喘小鼠动物模型，进行辛伐他汀腹腔内注射干预研究，部分哮喘小鼠同时进行辛伐他汀联合自噬抑制剂3-MA腹腔内注射。检测各组气道反应性、气道炎症和气道重塑的改变，同时研究各组自噬相关蛋白表的的差异。在体外实验中，使用人气道平滑肌细胞进行辛伐他汀和自噬抑制剂3-MA或自噬促进剂Rapamycin干预，检测相应的自噬蛋白表达，电镜下自噬的过程，细胞的增殖、迁移、表型转化。同时在体外研究辛伐他汀对细胞炎症因子，尤其是TH1/TH2炎症因子的影响。对于可能涉及辛伐他汀促进自噬过程的PI3K/AKT和ERK/MAPK信号通路进行探讨。.目前本课题研究发现辛伐他汀具有抑制哮喘小鼠气道炎症、改善气道高反应性，逆转气道重塑的作用。同时辛伐他汀可以促进哮喘肺组织中自噬相关蛋白表达升高，组织荧光检测显示升高的自噬蛋白LC3B主要定位于平滑肌。体外实验进一步证明辛伐他汀诱导气道平滑肌细胞自噬，通过自噬上调使细胞培养上清液中TH1细胞炎症因子水平升高，TH2细胞炎症因子水平降低。同时辛伐他汀可以促进气道平滑肌细胞发生迁移，表型由增生型转化为收缩型。在气道平滑肌细胞中研究PI3K/AKT和ERK/MAPK信号通路分子的表达，辛伐他汀通过PI3K/AKT信号通路促进气道平滑肌细胞自噬，发挥改善气道重塑和抑制炎症的作用。同时，研究还发现，大剂量长时间的辛伐他汀干预，促进气道平滑肌细胞发生凋亡，自噬作用在一定程度上抑制了凋亡，对细胞产生保护作用。.研究他汀类药物诱导平滑肌细胞自噬的分子机制，有助于进一步揭示他汀类药物对哮喘的治疗作用和相应的病理生理过程，为临床治疗哮喘使用他汀类药物提供理论依据，因而具有重要的临床指导意义。