孕激素对TGF-β1/Smad信号通路在臭氧诱导的氧化应激小鼠模型中的作用机制研究

Destruction of airway structure caused by chronic inflammation is the pathological basis of airflow limitation in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Chronic ozone exposure can induce oxidative stress reaction, which can induce airway inflammation and airway remodeling by acting on airway and related tissues. TGF-β1/Smad signaling pathway has been demonstrated to be associated with airway remodeling in COPD, but its role in the development of ozone-induced COPD is unknown. Our previous studies have shown that progesterone can reduce ozone-induced airway remodeling in COPD, while TGF-β1 is significantly increased in ozone-induced COPD lung tissues. Past studies demonstrate that progesterone inhibits the activation of TGF-β1/Smad pathway in vitro. In this study, we hypothesized that progesterone could inhibit the activation of TGF-β1/Smad signaling pathway in vivo, and thus play a therapeutic and protective role in airway remodeling in COPD. To test the hypothesis，we plan to study the role of TGF-β1/Smad pathway in ozone induced airway remodeling, and to observe the regulatory effect of progesterone on TGF-β1/Smad pathway, based on our previous established mature ozone-induced oxidative stress model in mice. By blocking the downstream signaling pathway (gene knockout), progesterone can be proved to attenuate ozone-induced airway remodeling by modulating the TGF-β1/Smad pathway. The study may further reveal the immunopathogenesis of COPD, and may provide a novel target for the therapy of COPD.

慢性炎症导致气道结构破坏是慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）气流受限的病理基础。慢性臭氧暴露可诱导氧化应激反应，作用于气道及相关组织进而引起气道炎症、气道重塑等病变。TGF-β1/Smad信号通路已证实与慢阻肺气道重塑相关，但在臭氧诱导的慢阻肺的发生发展中作用不详。我们前期研究发现孕激素可以减轻臭氧诱导的慢阻肺气道重塑，而臭氧诱导的慢阻肺肺组织中TGF-β1明显增高。既往研究发现孕激素体外实验可抑制TGF-β1/Smad通路的活化。本课题假设孕激素在体内试验中通过抑制TGF-β1/ Smad信号通路活化，进而对慢阻肺气道重塑起到治疗保护作用。拟在前期建立的成熟臭氧暴露诱导小鼠氧化应激模型基础上，研究TGF-β1/Smad通路在臭氧诱导的气道重塑中的作用，观察孕激素对该通路的调节作用。并通过阻断其下游信号通路（基因敲除）验证假说。深入明确慢阻肺的免疫分子作用机制，为其干预提供新的作用靶点。

臭氧作为一种强氧化剂，其长期慢性暴露，可诱发氧化应激反应，作用于气道及相关组织，进而引起气道炎症、气道重塑及气道收缩功能异常等病变。气道重塑是慢阻肺患者的重要病理特征，亦是疾病进展和不可逆的重要因素。TGF-β1生物学效应广泛，在气道重塑形成和发展过程中发挥着重要作用。TGF-β1与其受体结合后可使下游的Smad2或Smad3磷酸化，后者与Smad4形成复合物进入细胞核内调节TGF-β/Smad信号通路相关蛋白表达。孕激素对控制呼吸的作用是众所周知的，可用于治疗睡眠呼吸暂停综合征和慢性呼吸衰竭。而孕激素在慢阻肺中的作用研究甚少。前期研究发现孕激素可以抑制慢性臭氧暴露所致的小鼠气道炎症，对气道重塑有明显的抑制作用。.本项目计划阐述孕激素对TGF-β1/Smad信号通路在臭氧诱导的氧化应激小鼠模型中的作用机制研究。建立臭氧诱导的氧化应激小鼠模型，进行小鼠肺功能检测、肺泡灌洗液细胞计数以及肺组织病理学观察，成功建立以气道炎症和肺气肿为病理特征，伴有气流受限的慢阻肺模型。完成孕激素在臭氧暴露小鼠模型中的作用研究，提示孕激素雾化吸入对臭氧暴露导致的气道阻塞有改善作用，缓解臭氧暴露导致的气道炎症，并可以减轻臭氧暴露导致的肺气肿程度。研究TGF-β1/Smad信号通路在慢阻肺气道炎症和气道重塑中的作用。验证孕激素在体内试验中可以通过调节TGF-β1/Smad信号通路改善臭氧诱导的小鼠气道重塑。通过分析TGF-β1/Smad信号中相关蛋白在臭氧诱导的气道重塑肺组织中表达水平，研究该信号通路与的臭氧诱导的气道重塑相关性。研究孕激素干预对TGF-β1/Smad信号通路中蛋白表达的调节作用，并筛选下游可能信号通路，孕激素可抑制肺上皮细胞中TGF-β1/Smad信号通路下游蛋白TGF-β1诱导的结缔组织生长因子（CTGF）、肺上皮细胞纤溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1）表达。.结果证实孕激素在体内试验中通过调节TGF-β1/Smad信号通路改善臭氧诱导的小鼠气道重塑，为进一步筛选下游信号通路提供依据。为慢阻肺气道功能障碍不可逆性的发生机制提供更多的信息，为臭氧等空气污染导致的慢性气道疾病提供新的治疗靶点。