5-HT在香烟诱导气道重构中的作用及分子机制研究

Cigarette smoke(CS) produces small airway remodeling in COPD possibly by direct induction of fibrosis surrounding the airway, which is via an oxidant-driven mechanism. Recently, the elevated plasma 5-HT levels were found in COPD patients. We also found that cigarette smoke upregulated the 5-HT levels in plasma and bronchoalveolar lavage fluid(BALF) of rat. 5-HT is found to induce fibrosis via 5-HTR（2A/2B）and the metabolism of 5-HT by MAO-A are known to be involved in oxidative stress, while the role of 5-HT, 5-HTR（2A/2B）and MAO-A in airway remodeling is still unknown. In this study, we plan to establish CS-induced airway remodeling mouse models and exposure human bronchial epithelial cells（NHBE, Beas-2B）, Human fetal lung fibroblast cells (HFL1) , and Airway smooth muscle cells (ASMC) to CSE, and use inhibitors and siRNA target to 5-HTR（2A/2B）and/or MAO-A/B to explore the regulatory role of 5-HT, 5-HTR（2A/2B）and MAO-A/B in CS-induced peribronchial fibrosis. This study is anticipated to offer the possibility that 5-HT could be a new theraputic target of airway remodeling in COPD.

香烟诱导的氧化应激是促进慢性阻塞性肺疾病（COPD）气管周围纤维化，导致气道重构的一个重要原因。新近研究发现COPD患者血清中5羟色胺（5-HT）水平明显升高，我们的前期研究也发现香烟能够显著上调大鼠血清和肺泡灌洗液中的5-HT水平。已知5-HT与受体5-HTR（2A/2B）的结合能够促进纤维化的发生，单胺氧化酶（MAO-A）依赖的5-HT代谢过程的激活能够诱导氧化应激，但5-HT，5-HTR（2A/2B）和MAO-A在香烟诱导的气道重塑中的作用及机制均未阐明。本课题拟通过利用特异性和非特异性抑制剂，siRNA等阻断5-HTR（2A/2B）或（和）MAO-A/B路径，在香烟诱导小鼠气道重构模型及香烟暴露的支气管上皮细胞，成纤维细胞及支气管平滑肌细胞中探讨5-HT，5-HTR（2A/2B）和MAO-A/B在香烟诱导气管周围纤维化中的调节机制，以期为治疗COPD的气道重构提供新的靶点。

吸烟是COPD患者气道重塑的重要危险因素，但香烟烟雾引起气道重塑的相关机制仍不是很清楚。最近有研究发现COPD患者血清中5羟色胺（5-HT）水平明显增高。5-HT与其两个受体（5-HTR2A和2B）结合后增加成纤维细胞的增殖和胶原蛋白的合成，并在肺纤维化中发挥作用。但5-HT和5-HTR（2A/2B）是否参与香烟诱导气道的重塑还有待研究。我们给予BABL/C小鼠腹腔注射三种5-HT受体的抑制剂：Ketanserin(5-HT2A 受体抑制剂),RS-127445(5-HT2B 受体抑制剂),槲皮素 (天然的5-HT(2A/2B)受体抑制剂)，同时小鼠全身暴露于香烟烟雾6周和12周。免疫组化结果发现香烟烟雾暴露6周和12周的小鼠肺组织5-HT2A和2B受体均增高。香烟暴露6周和12周后肺泡灌洗液中细胞数，IL-1β and TNF-a水平和杯状细胞的化生均增加，而且部分MAPK途径的激活可能参与其中。而Ketanserin,RS-127445和槲皮素均能够抑制这些反应和MAPK途径的激活。香烟暴露12周后发现气道周围纤维化明显增加，而Ketanserin,RS-127445和槲皮素均能够不同程度的减少气道周围的纤维化和MAPK途径的激活。而在体外研究中我们还发现5-HT可以通过激活5-HT（2A/2B）受体显著增加气道上皮细胞中上皮细胞向间充质转化过程（EMT）相关基因的表达。本研究探讨了5-HT和5-HTR（2A/2B）受体在香烟诱导气管周围炎症和纤维化中的调节机制，以期为治疗COPD的气道重构提供新的靶点。