MAPK通路在气道高反应性发生中对G-蛋白偶联受体的调控机制

Airway hyperresponsiveness consists of an increased sensitivity of the airways to constrictor agonists, which is the major feature of asthma. The airway G-proten coupled receptors like bradykinin receptors, thromboxane A2 (TP) receptors and endothelin receptors, which mediate the airway contractions, may play an important role in the development of the airway hyperresponsiveness. Mitogen-activated protein kinases (MAPK) pathway plays an important role in the intracellular signal transduction in airway smooth muscle cells. We hypothesized that the inflammatory cytokines induce the airway hyperresponsiveness by regulating the expression of airway G-protein coupled receptors and the intracellular calcium level via MAPK pathways. The present study is designed to examine the effects of Raf/MAPK/IKK inhibitors on airway responsiveness, airway G-protein coupled receptors expression and inflammatory cytokines expression in vivo by using murine asthma and smoking models; to examine the effects of Raf/MAPK/IKK inhibitors on intracellular inflammatory cytokine expression and the G-protein coupled receptors-mediated intracellular calcium levels by using human bronchial smooth muscle cells in vitro. The aim of the present study is to uncover the regulatory role of MPAK pathway on G-protein coupled receptors in airway hyperresponsiveness, and to find the new target in intracellular inflammatory signal pathways for airway hyperresponsiveness-related diseases.

气道高反应性是指气道对收缩性激动剂反应性的增加，是哮喘的典型特征。气道平滑肌细胞中的G-蛋白偶联受体参与了气道高反应性的发生。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路在气道平滑肌细胞内信号转导中起着关键的作用。我们假设气道炎性细胞因子通过影响MAPK通路信号分子，调控气道平滑肌中G-蛋白偶联受体功能，或调控G-蛋白偶联受体介导的钙离子通道从而改变气道平滑肌张力引起气道高反应性的发生。本项目拟用小鼠哮喘和吸烟模型和人支气管平滑肌细胞作为研究对象，通过在体给予MAPK通路上下游的抑制剂，观察气道反应性与G-蛋白偶联受体的表达和炎性因子表达的关系；通过抑制细胞中MAPK通路分子的表达，观察在炎性因子的作用下支气管平滑肌细胞G-蛋白偶联受体表达与及其介导的细胞内钙离子信号的变化。揭示气道炎症中，气道平滑肌G-蛋白偶联受体表达变化的调控机制，在细胞内炎性信号通路的水平寻求防治气道高反应性疾病的新靶点。

气道高反应性和慢性气道炎症是支气管哮喘的典型特征。气道平滑肌G-蛋白偶联受体参与和介导了气道高反应性的发生，MAPK通路在气道平滑肌基因转录或转录后水平对基因表达进行调节，因此MAPK通路有可能通过参与G-蛋白偶联受体的信号通路传导，导致了平滑肌张力调节的异常。.本研究 (1) 通过PM2.5对大鼠离体支气管暴露模型研究了PM2.5对气管G-蛋白欧联受体介导的收缩反应和受体基因表达的影响; (2) 通过卵蛋白（OVA）引致的小鼠急、慢性哮喘模型，研究了气管G-蛋白欧联受体介导的收缩反应，受体基因表达和MAPK信号通路的变化，并通过MAPK上游通路Raf-1抑制剂GW5074研究其对G-蛋白欧联受体引起的收缩和基因表达的影响; (3) 通过人支气管平滑肌细胞系研究了炎性细胞因子对气管G-蛋白欧联受体表达的影响，以及MAPK通路和下游NF-κB通路在炎性细胞因子影响人支气管平滑肌细胞G-蛋白偶联受体表达中的调节作用; (4) 通过小鼠离体气管探索了苦味受体TS2R激动剂红霉素的直接舒张气管机制。.发现 (1) PM2.5显著增加内皮素ETA和ETB受体介导的收缩反应，并增加内皮素ETA和ETB受体mRNA和蛋白表达的水平，内皮素ETB受体的上调与MEK1/2和P38通路有关，而内皮素ETA受体的上调与JNK和P38通路有关; (2) OVA引起的急、慢性哮喘小鼠气管G蛋白偶联受体表达较对照组无显著改变，GW5074对OVA引致的小鼠急性哮喘模型中G蛋白偶联受体表达无显著影响; (3) TNF-α通过p38 和JNK 信号通路上调B1和B2受体的表达，IL-1β通过ERK1/2 和NF-κB 信号通路上调ETB受体的表达; (4) 红霉素直接舒张由不同收缩剂所引起的气管收缩，并预防性的降低气管收缩剂引起的收缩反应，这种舒张作用有部分依赖于上皮，与M受体和β2受体无关，与Ca2+通道和K+通道均无关。红霉素对气管的直接舒张作用在OVA急性哮喘模型小鼠和对照组小鼠气管并无差异。.上述结果证实了我们的假说，危险因子或炎性因子通过影响MAPK通路的相关信号分子，调控气道平滑肌中G-蛋白偶联受体基因的转录和表达从而改变气道平滑肌张力引起气道高反应性的发生，为控制哮喘气道高反应性提供了新靶点。另外，苦味受体激动剂红霉素直接有效舒张气管机制的发现，为哮喘急性控制药物的研发提供了新思路。