线粒体DNA突变在慢性阻塞性肺疾病发生发展中的作用及机制研究

研究发现，线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能紊乱参与慢性阻塞性肺疾病（COPD）发生发展的多个重要环节，但其分子机制尚待阐明。线粒体DNA（mtDNA）编码线粒体呼吸链电子传递的多种多肽，其突变可造成线粒体OXPHOS功能紊乱。我们推测，mtDNA突变通过影响线粒体OXPHOS功能，从而在COPD发生发展中具有重要作用。基于此，本研究拟通过分析COPD患者的mtDNA特征，筛选COPD遗传易感性相关mtDNA单倍型；同时，测定COPD患者mtDNA全序列，明确突变位点，在此基础上，结合患者临床病例资料，探讨该突变与COPD发生发展的相关性，以及以此突变作为筛选COPD易感人群的分子标志物的应用前景。此外，通过细胞质杂合细胞模型（cybrid），研究不同单倍型mtDNA在香烟烟雾颗粒萃取物（CSPE）和慢性缺氧刺激下线粒体功能和mtDNA变化，探讨mtDNA在COPD发生发展中的作用机制。

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种以气流受限为特征的慢性致残和致死性肺部疾病。长期以来，国内外学者对COPD的发病机制、治疗以及遗传易感性从不同方面进行了大量研究，并取得一定进展，但目前临床所用药物及辅助治疗手段仅能改善患者的临床症状，却不能阻断患者的病程进展，并且，COPD遗传易感性研究进展缓慢，发病机制迄今尚未完全明了。因此，进一步阐明COPD发病机制，是研发新的治疗药物和实施新的治疗方案的重要基础。近年来的研究发现，线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）功能紊乱参与COPD发生发展的多个重要环节，个体抗氧化能力的差异是决定COPD遗传易感性的关键因素，而线粒体DNA（mtDNA）负责编码线粒体OXPHOS呼吸链电子传递的13种多肽，其碱基突变可以造成线粒体OXPHOS功能紊乱，并且，mtDNA是决定个体抗氧化能力的重要遗传物质，因此，我们推测，mtDNA不仅与COPD遗传易感性密切相关，并且，mtDNA突变通过影响线粒体OXPHOS功能，从而在COPD发生发展中发挥着重要作用。为了验证以上假设，我们开展了相关研究，结果发现：1）mtDNA单倍型D、F和M9是个体罹患COPD的保护因素，单倍型A和M7是个体罹患COPD的危险因素；2）吸烟是mtDNA发生822bp缺失的危险因素；3）相对其他mtDNA单倍型，单倍型D携带者更易受因吸烟或其他外因引起的外源性ROS氧化损伤；4）线粒体功能研究显示，mtDNA遗传变异可导致线粒体功能改变。这些研究结果表明，mtDNA遗传变异通过改变线粒体功能而参与COPD的发生发展。