哮喘易感基因ADAM33对气道平滑肌细胞生物力学行为的影响研究

哮喘病是常见的慢性呼吸道疾病之一，其发病机理的揭示是目前生物医学领域的一大难题。ADAM33基因已被证实是哮喘的易感基因。ADAM33参与气道平滑肌细胞力学环境的调控，且在大部分哮喘患者的气道平滑肌和基底膜上表达较健康对照高，说明其表达的改变可能与气道平滑肌细胞力学特性异常及哮喘气道重塑相关。本项目拟通过分子生物学手段调控气道平滑肌中ADAM33的表达，并采用先进生物力学检测分析技术如OMTC、FTTC等测定细胞力学特性的变化并研究相关力学信号通路，从而阐明ADAM33对于气道平滑肌细胞力学特性的调控作用及其机制。本项目的探索对于揭示气道重塑及哮喘发生发展的过程、寻找有效哮喘药物治疗靶向位点、发展哮喘防治新途径具有极其重要的意义。

哮喘病是常见的慢性呼吸道疾病之一，但其发病机理的揭示仍然是目前生物医学领域的一大难题。哮喘的特征是气道重构以及气道平滑肌在受到外来因子的刺激时会发生气道过度收缩反应（AHR）。ADAM33基因被证实是哮喘的易感基因，在大部分哮喘患者的气道平滑肌和基底膜上表达较健康对照显著增高，且许多研究表明其表达水平与AHR及气道重塑密切相关，说明其表达的改变与气道平滑肌细胞力学特性异常及哮喘气道重塑相关。然而至今没有证据阐明气道平滑肌细胞生物力学行为与其ADAM33表达之间的关系。本项目拟通过SD大鼠模型首先验证ADAM33和哮喘发生的关系，随后用慢病毒转染的手段调控气道平滑肌中 ADAM33 的表达，并采用先进生物力学检测分析技术如 OMTC、 FTTC 等测定细胞力学特性的变化并研究相关力学信号通路，从而阐明 ADAM33 对于气道平滑肌细胞力学的调控机制。结果显示ADAM33蛋白的表达水平随着OVA雾化周数的增加而增强，验证了ADAM33表达水平和哮喘严重程度的关系； ADAM33超表达显著增加了气道平滑肌的基础刚度、收缩能力、牵张力以及侧向迁移能力但纵向跨膜迁移能力减弱，大幅上调了收缩型相关的α-actin, calponin, SM-MHC, integrin-β1蛋白的表达以及Rho蛋白的活性，并且这些变化能够被ROCK的特异抑制剂H1152所削弱或者完全抑制；ADAM33沉默对ASMCs的力学行为影响较少，仅增强了其跨膜迁移能力。综上我们首次证实了ADAM33基因调控对于平滑肌力学行为的影响，这一影响主要是和Rho/ROCK信号通路介导的平滑肌表型转变相关。本研究不仅在国际上首次揭示了ADAM33过表达与气道高反应及气道重构相关性的初步机理，而且对于更好地理解ADAM33基因多态性和哮喘易感这一仅停留在基因层面上的现象提供了和细胞功能相关的线索，为将来更好地理解哮喘患者气道高反应性和气道重构的机理以及寻找更好的治疗靶点提供重要线索。