低氧环境下肥大细胞及主要炎性介质对肺动脉成纤维细胞的作用及作用机制

China has high incidence of chronic lung diseases, as a result that the hypoxic pulmonary hypertension (HPH) is common seen. Studies have suggested that mast cells (MC) and pulmonary arterial fibroblasts(PAF) may play important roles in the early stage of the disease . While the interaction of MC and PAF as well as their roles in HPH and its mechanism remain unclear. Our previous studies have identified that inflammatory cells have infiltrated perivascular of pulmonary vasculars under hypoxia environment and inflammatory factors in rats serum like TGF-beta, TNF-alpha had abnormal expressed. We also found that the Akt pathway might involved in the mechanism of the disease. The current study is going to explore the interaction of MC and PAF under hypoxia as well as the function of major MC inflammatory mediators like histamine，leukotriene and IL–13 on proliferation, migration, secretion and phenotypic transformation effect of PAF and its mechanism from molecular, vitro and vivo levels. Besides, the current research will also explore the influence of Akt signaling pathway on the MC and PAF as well as the interaction between PAF and MC. Previous studies of the research team have provided a solid foundation for this topic as we have successfully constructed the hypoxic pulmonary hypertension rat model and hypoxic PAF cell model. The completion of this research will deepen our understanding of HPH inflammatory mechanism, and provide new evidence for functions of MC and PAF in HPH.

我国肺部慢性疾病高发，由此导致的低氧性肺动脉高压很常见，但目前其发病机制尚不明确。有研究提示肥大细胞与肺动脉成纤维细胞均在低氧早期应答中发挥重要作用，而其相互作用及机制尚不明确。课题组前期发现低氧环境下大鼠肺血管周围炎性细胞浸润及血清TGF-β、TNF-α等炎性因子表达异常，且Akt途径参与其中。本次研究拟在分子、细胞、整体水平下，探讨肥大细胞与肺动脉成纤维细胞的之间的趋化激活作用，并探讨前者释放的主要炎性介质组胺、白三烯和IL-13对于肺动脉成纤维细胞的增殖、迁移、分泌及表型转化作用的影响，并进一步探究Akt信号通路对肥大细胞、肺动脉成纤维细胞及其相互作用之间的影响。课题组已构建低氧动物模型及肺动脉成纤维细胞模型，为继续深入研究提供坚实基础。本课题的完成将有助于进一步完善低氧性肺动脉高压的炎症机制，并将为肥大细胞、肺动脉成纤维细胞在低氧性肺动脉高压中的作用提供新的参考依据。

低氧性肺动脉高压是一种难治且不可逆的肺血管疾病，常伴发于慢性阻塞性肺疾病，间质性肺疾病及睡眠低通气障碍等各类慢性肺部疾病，其发病机制尚不明确。本课题组前期研究结果显示，低氧环境下大鼠肺血管周围肥大细胞浸润以及血清TNF-α，IL-1β等炎症因子表达升高，提示肥大细胞及其介导的免疫炎症在肺动脉高压发病机制中可能发挥了重要作用。本研究主要在动物、分子及细胞层面探讨了低氧肥大细胞对肺动脉成纤维细胞的趋化作用，以及低氧对肺成纤维细胞的激活及其具体的分子机制。此外，本研究还探讨了合并肺动脉高压的非小细胞肺癌患者的生存及预后的关系。首先，研究发现低氧能够促进肥大细胞的增殖，以及合成并释放TNF-α，IL-1β及IL6增加；并且低氧的肥大细胞能够促进肺动脉成纤维细胞的迁移、增殖以及向肌成纤维细胞转化的能力，还能提高成纤维细胞胶原I，III及基质金属蛋白酶（MMP9，MMP13）的表达，促进血管重塑；低氧的大鼠肺高压模型中，肺血管周围肥大细胞浸润，胶原I，III及基质金属蛋白酶（MMP9，MMP13）的表达增加；转录组测序结果发现低氧的肥大细胞激活了成纤维细胞的炎症通路以及细胞外基质等的合成。其次，研究发现低氧可以促进成纤维细胞的增殖，迁移以及细胞外基质透明质酸合酶2的表达，其具体的分子机制是通过转录因子C/EBPβ与lncRNA HAS2-AS1启动子区域结合，进而影响透明质酸合酶2和炎症因子的表达。最后，我们随访并分析了612例合并肺动脉高压的肺癌患者生存及预后，发现肺动脉压力是非小细胞肺癌患者预后的独立危险因素，而肺动脉压力的升高主要决定因素的年龄，有无肺内转移和凝血功能障碍。以上结果均表明低氧可以通过促进细胞增殖、迁移、表型变化、炎症反应等过程促进血管重塑及肺动脉高压的形成。本课题组目前的研究结果有助于完善低氧性肺动脉高压的发病机制，并为低氧对肥大细胞及成纤维细胞的相互作用提供了新的机制参考。