内源性硫化氢通过线粒体氧化应激调节吸烟致肺血管重构的作用机制研究

Smoking can directly induce pulmonary vascular injury and remodeling contributing to pulmonary hypertension which is not related to hypoxic pulmonary vascular constriction and pulmonary vascular remodeling. Mitochondria oxidative stress plays an important role in vascular remodeling and there is no efficient drug target. Our previous study showed that endogenous hydrogen sulfide (H2S), the third endogenous gaseous transmitter, play a protective role in airway inflammation and airway remodeling in chronic obstructive pulmoanry disease (COPD). The present study is to test the hypothesis that endogenous H2S could inhibit smoking induced pulmonary vascular remodeling and pulmaonry hypertension by regulating mitochondria oxidative stress. In vivo smoke rat model and in vitro cultured pulmonary vascular smooth muscle will be used to investigate the role of endogenous H2S on pulmonary vascular smooth muscle cell proliferation, apoptosis, synthesis and secretion of extracellular matrix, mitochondria oxidative stress, expression of H2S metobolic pathway and signal transduction pathway. The study will be helpful to find new therapeutic target to restore smoke induced pulmonary hypertension.

吸烟可以直接导致肺血管损伤，随之产生相关的修复和重构等改变，导致肺动脉高压，这些改变并不涉及低氧性肺血管收缩和低氧性肺血管重构，线粒体氧化/抗氧化失衡在其中发挥重要作用，目前缺乏有效的治疗药物。本课题在前期工作发现内源性硫化氢（H2S）是慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）气道炎症和气道重塑的保护因子的基础上，将验证内源性H2S作为重要的内源性防御体系，通过影响线粒体氧化应激，调节吸烟致肺血管损伤及修复重构，从而抑制吸烟致肺动脉高压发生的研究假说，拟在吸烟大鼠模型和肺血管平滑肌细胞中，研究内源性H2S对肺血管平滑肌细胞增殖、凋亡、细胞外基质的合成与分泌、H2S代谢通路表达水平变化、以及线粒体氧化应激在其中的作用和信号通路。通过本课题的研究，寻找逆转吸烟致肺动脉高压的药物治疗新靶点，具有重要的理论和实践指导意义。

慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）肺血管重塑在慢阻肺早期阶段就已经出现，仍缺乏有效的治疗措施。内源性硫化氢（hydrogen sulfide，H2S）是一种新型气体信号分子，具有抗炎、抗损伤和抗氧化等多种生物效应。本研究从临床患者、动物模型及细胞分子水平上，探讨H2S干预是否能够改善吸烟所致慢阻肺肺血管重塑，并进一步探讨其中的机制。.研究结果显示：慢阻肺患者肺动脉高压组与非肺动脉高压组比较，CT测定的主肺动脉直径（mPAD）、右肺动脉直径（RPAD）、左肺动脉直径（LPAD）、主肺动脉直径/主动脉直径（mPAD/AAD）增加，H2S合成关键酶胱硫醚裂解酶(CSE) mRNA升高，H2S水平分别与mPAD、轴位斜mPAD、矢状位mPAD呈负相关关系，与PaO2呈正相关关系。慢阻肺患者肺组织自噬标志物LC3B和Beclin1表达明显增加。.在香烟烟雾诱导的慢阻肺动物模型中，吸烟组大鼠肺小动脉中膜厚度及完全肌化程度增加，增殖指标增殖细胞核抗原（PCNA）和氧化应激指标3-硝基酪氨酸（3-NT）表达分别增加1.25倍和44.44%，给予H2S供体硫氢化钠（NaHS）上述指标均明显改善，肺组织及血管LC3B和Beclin1表达较吸烟组减少，给予H2S内源性阻断剂炔丙基甘氨酸（PPG）LC3B和Beclin1表达增加。肺小动脉中膜厚度与3-NT表达呈显著正相关。.在离体培养的肺血管平滑肌细胞（PASMCs）上，香烟烟雾提取物（CSE）呈浓度依赖性刺激细胞增殖、表型转化，并诱导自噬标志物LC3II/LC3I表达增加。NaHS和抗氧化剂福多司坦（FDS）抑制CSE刺激的细胞增殖、细胞PCNA的表达、细胞内总氧化应激产物（ROS）及线粒体ROS的生成。NaHS抑制CSE诱导PASMC表型转化，当浓度为400μM时，抑制CSE诱导的自噬蛋白LC3Ⅱ/LC3Ⅰ升高约45.7%。.研究结果表明慢阻肺患者内源性H2S可能参与肺血管重塑过程，通过减轻线粒体氧化应激、抑制自噬，从而改善吸烟所致的慢阻肺相关的肺血管重塑。