磷酸酶SHP2调控吸烟诱导气道上皮细胞损伤的分子基础

磷酸酶SHP2信号可调控细胞生长、趋化和分泌,是ERK、STAT3、NF-kB等多条前炎因子和生长因子信号途径的上游。吸烟是引起慢性阻塞性肺病（COPD）的最主要危险因子,气道上皮则是最先受损伤的细胞之一,损伤后分泌的各种因子引起炎症免疫网络链接反应,最终会导致小气道重塑和肺纤维化。而磷酸酶SHP2能否调控吸烟引起的气道上皮细胞损伤至今尚未见有报道。我们已研究证明了SHP2信号阻断后抑制气道细胞因子和生长因子的表达,显示很强的抗气道炎症作用。本研究建立肺SHP-2条件性缺失动物模型,利用SHP2特异性抑制剂、siRNA-SHP2等工具和分子药理学方法,通过整体吸烟模型和香烟提取物刺激离体上皮细胞模型探索SHP2信号对上皮细胞增殖、分泌和凋亡的影响，以及对其下游信号ERK、STAT3、NF-kB调节机制,阐明SHP2信号在上皮细胞损伤中的影响环节和分子机制,为COPD治疗提供新的理论和靶点。

目的：研究磷酸酶SHP2调控吸烟诱导气道上皮细胞损伤的分子基础。方法：用香烟提取物(CSE)诱导上皮细胞白介素-8 (IL-8) 和Muc5ac基因和蛋白表达上升；用Shp2抑制剂PHPS1预处理或用siRNA干扰特异性敲除Shp2。釆用野生C57BL/6小鼠以及肺上皮细胞Shp2特异性基因敲除小鼠连续被动吸烟诱导肺急性损伤；检测肺泡灌洗液（BALF )中炎症细胞数目；用Q-RCR方法测定肺组织中IL-8、Muc5ac和Shp2基因表达，用WB法测定蛋白。用免疫组化检测人气道粘膜和小鼠肺组织的Shp2表达。结果：(1)CSE引起肺上皮细胞细胞毒反应和抑制细胞生长，诱导一系列趋化因子和炎症因子基因表达，其中IL-8、Muc5ac和MMP-9基因表达最为显著。小鼠吸烟模型发现吸烟能促进肺部IL-8释放和Muc5ac表达增加，以及炎症细胞的聚集。(2)CSE诱导肺上皮细胞Shp2基因高表达和高磷酸化表达。COPD吸烟者样本与非吸烟者相比肺部Shp2水平显著升高；吸烟小鼠模型肺组织免疫组化实验也表明吸烟能诱导肺部Shp2水平的上升。(3)PHPS1能明显抑制CSE诱导的上皮细胞IL-8和Muc5ac基因和蛋白表达；吸烟小鼠模型显示，PHPS1能明显降低IL-8分泌和Muc5ac表达，以及炎症细胞聚集和浸润。(4)肺上皮细胞Shp2基因沉默后能显著抑制CSE诱导的IL-8蛋白分泌和Muc5ac蛋白表达；与正常小鼠相比，肺特异性Shp2敲除小鼠肺部IL-8和Muc5ac蛋白含量以及炎症细胞聚集和浸润没有明显变化，但是经过连续四天吸烟后，肺部Shp2敲除小鼠肺部IL-8和Muc5ac蛋白含量以及炎症细胞聚集和浸润明显比正常吸烟小鼠减轻。(5)CSE能浓度依赖性地诱导肺上皮细胞EGFR, Gabl和Shp2形成复合物。Erkl/2抑制剂U0126能显著抑制CSE诱导的肺上皮细胞IL-8释放和Muc5ac表达；CSE能浓度和时间依赖性促进磷酸化Erkl/2表达，PHPS1能显著降低由CSE诱导的肺上皮细胞Erkl/2磷酸化；在动物实验中PHPS1特异性抑制小鼠Shp2酶活性或者是小鼠肺上皮细胞特异性敲除后显著抑制吸烟诱导的Erkl/2磷酸化。结论：Shp2在吸烟诱导的肺部炎症反应中起关键的作用。Shp2可能是治疗吸烟引起的肺部炎症疾病如COPD的潜在靶点。