DNA加合物在吸烟所致肺动脉平滑肌细胞增殖中的作用及其机制研究

Under the supports of the National Natural Science Foundation (30470795, 30570794, 30871128, 81070036, 81070044), we found that smoking promoted pulmonary artery smooth muscle cells (PASMC) proliferation through protein kinase C (PKC) and extracellular signal-regulated kinase (ERK). We also found that smoking could lead to the formation of DNA adducts such as BPDE. Based on these studies, the project intends to study the effect of DNA adducts on the proliferation of PASMC cell and its mechanism. Firstly, We will study the effect of DNA adduct BPDE produced by smoking on PASMC Epigenetics (DNA methylation and histone acetylation), and then investigate if the epigenetic changes can led to the increasing of PKC and ERK, and if AP2 and NF-KB are participated in the process of the increasing. This is our logical extension of our research works in recent years, it has important scientific significance to clarify the smoking-induced pulmonary vascular injury and repair, reconstruction mechanism.

我们在国家自然科学基金项目（30470795，30570794，30871128，81070036，81070044）的资助下研究发现,吸烟可通过蛋白激酶C（PKC）和细胞外信号调节激酶（ERK）等促进肺动脉平滑肌细胞（PASMC）的增殖；同时我们也发现吸烟可导致DNA加合物BPDE等的形成。在此基础上，本项目拟研究DNA加合物对肺动脉平滑肌细胞增殖的影响及其相关机制。我们拟首先研究吸烟所产生的DNA加合物BPDE等对PASMC表遗传学（DNA甲基化和组蛋白乙酰化）的影响，然后探讨表遗传学变化是否导致了PKC和ERK等上调，并探讨AP2和NF-KB是否参加了该上调的调控过程。这是我们近年来科研工作的逻辑延伸，对于阐明吸烟致肺血管损伤及其修复、重构的发生机制具有重要的科学意义。

研究背景：.肺动脉高压（PAH）是一种以持续肺动脉高压、肺动脉重塑为特征并最终导致右心衰的进行性、致死性疾病。吸烟作为的重要环境危险因素，亦可以直接促进大鼠肺动脉的重塑。DNA甲基化（表观遗传学的重要方面）与多种疾病的发生、发展相关，而它在吸烟所致的肺动脉平滑肌重塑中的作用尚不清楚。.内容及方法：..本课题研究分体内、体外两部分实验。在体内，检测“吸烟组”及“空气组”大鼠肺动脉中DNA甲基化转移酶1（DNMT1）的表达；在体外，检测人原代肺动脉平滑肌细胞（HPASMC）在香烟烟雾提取物(CSE)刺激下DNMT1的表达及DNMT1siRNA对CSE刺激下细胞的增殖、迁移变化。我们还用DNA甲基化测序的方法检测并筛查在两组大鼠肺动脉中DNA甲基化差异的目标基因，并在HPASMC中进行验证并探讨其对细胞增殖、迁移能力的影响。.结果及意义：.我们发现，不管在体内还是体外，香烟烟雾暴露可显著增加肺动脉平滑肌细胞DNMT1的表达，而在HPASMC转染DNMT1siRNA或5-aza刺激可显著抑制CSE刺激的细胞增殖和迁移。另外，香烟烟雾暴露可增加肺动脉平滑肌细胞RASEF基因启动子的甲基化并下调其mRNA表达，而DNMT1siRNA或5-aza可显著抑制上述过程。最后，过表达RASEF，可显著抑制CSE刺激的HPASMC增殖、迁移并促进细胞的凋亡。该研究对DNA甲基化在吸烟致肺动脉平滑肌重塑中的作用进行了探索，为肺动脉高压找到了新的可能的治疗分子，也为其后续的表观遗传学研究奠定了基础。