β2肾上腺素受体自身抗体在慢性阻塞性肺疾病气道重构中的作用

Chronic inflammation and airway remodeling are important basis in the airflow obstruction progression of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). In recent years, with lymphoid follicle in the lung tissue and Anti-autoantigen antibodies in serum were detected in COPD patients, humoral immunity has been given more attention. In our current study, the anti-β2-adrenergic receptor autoantibodies (β2-AAbs) level was increased in the serum from COPD patients and related to clinical symptom aggravation. Furthermore, β2-AAbs level rose with increased time in the rats exposed to cigarette smoking. In vitro study, we found that β2-AAbs may have agonists-like effect . Based on our former work, this project will determine β2-AAbs changes in the pathogenesis of COPD and its relationship with disease progression, clarify the effect of β2-AAbs on airway remodeling and related molecular mechanism. Clinical treatment response in subgroups of COPD patients with different β2-AAbs level will be included also. This study will enrich the recognition of COPD inflammation, and provide the experimental basis for the individual treatment to COPD patients.

慢性炎症反应和气道重构是慢性阻塞性肺疾病（COPD）气流受限进行性发展的重要基础。近年来随着对COPD患者肺组织中淋巴滤泡和血清中多种自身抗体的发现, 体液免疫在COPD炎症反应中的作用受到更多关注。我们的前期研究发现，在COPD患者血浆中抗β2肾上腺素受体自身抗体（β2-AAbs）水平升高，且与临床症状恶化显著相关。进一步研究证实，香烟烟雾暴露大鼠血清β2-AAbs水平随熏烟时长升高，其高峰出现早于气流受限。体外研究发现β2-AAbs可能具有类激动剂样作用。本项目拟在前期研究基础上，通过动物模型和体外研究确定在COPD病理过程中β2-AAbs的变化及其与疾病进展的关系，阐明β2-AAbs对COPD气道重构的影响及其信号通路相关分子机制，同时采用小样本临床研究，观察β2-AAbs水平不同的患者对不同临床治疗的反应，此研究将丰富对COPD炎症反应的认识，并为COPD个体化治疗提供实验依据。

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）是以不完全可逆气流受限为主要特征的呼吸系统疾病，发病机制复杂，其气流受限的主要原因是小气道重构和肺气肿，主要病理改变是气道壁增厚，炎症细胞浸润，气道平滑肌增生肥大和和细支气管周围纤维化。近年来，自身抗体在慢阻肺中的作用受到较多关注，自身抗体可参与抗体依赖的细胞介导的细胞毒效应，也可与自身抗原结合发挥病理生理作用。而本课题组研究发现，慢阻肺患者血清中抗β2-肾上腺素受体自身抗体（β2-AAbs）水平升高，升高的β2-AAbs与慢阻肺患者肺功能和活动耐力下降有关；在香烟烟雾暴露的大鼠模型中，β2-AAbs水平升高且随着暴露时间的延长而逐渐增加，并伴随气道平滑肌增生和炎症细胞浸润加重，且早于肺功能下降；β2-AAbs刺激促进气道平滑肌细胞增殖，此过程可被ERK抑制剂PD98059和Akt抑制剂LY294002抑制，也可被β2-AR ECL2多肽和β2-AAbs预孵育抑制；β2-AAbs可使ERK1/2和Akt磷酸化激活，这种激活作用可以被β2-AR ECL2多肽和β2-AAbs预孵育所抑制，也可被Si-RNA介导的β2-AR敲减所抑制，提示β2-AAbs通过β2-AR激活ERK1/2和Akt，促进气道平滑肌细胞增殖。但β2-AAbs引起的气道平滑肌细胞增殖和ERK磷酸化不能被β2-AR拮抗剂普萘洛尔和ICI118551所抑制；气道平滑肌细胞中β2-AAbs能够激活cAMP，提示β2-AAbs能够对受体发挥类激动剂作用，β2-AAbs可引起PKA底物VASP的磷酸化，提示β2-AAbs可激活经典的cAMP-PKA通路。本研究还发现β2-AAbs刺激引起cAMP显著增加，但其激活程度低于β2-AR激动剂ISO；PKA底物VASP磷酸化水平也低于ISO。另外，β2-AAbs引起的ERK1/2磷酸化晚于ISO引起的ERK1/2磷酸化，且不能被PKA抑制剂抑制，可被Si-RNA介导的β-arrestin1敲减所抑制，提示二者介导的ERK1/2磷酸化具有不同信号通路，β2-AAbs引起的ERK1/2磷酸化可能由cAMP-PKA不依赖的、β-arrestin依赖的方式介导。总之，本研究首次发现并提出：慢阻肺中β2-AAbs与肺功能下降相关，慢阻肺中升高的β2-AAbs可通过β-arrestin依赖的ERK1/2激活来介导气道平滑肌增殖。