香烟诱导气道重塑中损伤相关分子模式(DAMPs)激活的炎症反应和自噬的交互作用及分子机制研究

气道重塑是导致慢性阻塞性肺疾病（COPD）及哮喘气流受限不完全可逆和疾病致残率上升的主要因素。新近研究发现香烟能够诱导气道上皮细胞和肺成纤维细胞内自噬的过度激活，但是否参与气道重塑尚不清楚。我们前期研究利用蛋白组学方法发现香烟提取物能够上调气道上皮细胞中自噬相关蛋白（LC3B等）和损伤相关分子模式(DAMPs)蛋白（HMGB1，HSP70等）的表达，我们推测气道上皮内自噬的激活能与DAMPs激活的炎症反应相互作用，共同调控气道炎症反应的进程，促进气道重塑的发生。本课题拟通过建立香烟提取物刺激的细胞模型及烟熏大鼠气道重塑模型，特异性阻断或激活香烟诱导的细胞自噬及DAMPs激活的炎症反应，探讨二者之间的相互作用以及在调控气道重塑中的分子机制，以期为治疗气道重塑提供新思路和新靶点。

气道重塑被认为是慢性阻塞性肺疾病(COPD)致残的主要决定因素,而慢性气道炎症则是气道重塑的发生基础,是COPD病程进展的关键。新近研究发现在COPD患者肺组织及香烟烟雾诱导的体内外气道炎症模型中均有细胞自噬的过度激活;同时,香烟烟雾能够诱导损伤相关分子模式(DAMPs)的产生,通过调节炎症介质的表达促进气道重塑的发生。因此,我们提出如下假说:在香烟烟雾刺激的气道上皮细胞中,自噬激活可能与DAMPs诱导的炎症反应之间存在交互作用,共同调控COPD气道炎症与气道重塑。.本项目研究发现,在香烟烟雾提取物(CSE)刺激的气道上皮细胞及烟熏小鼠气道炎症模型中,自噬的激活明显增加;同时在CSE诱导的气道上皮细胞及COPD病人肺组织中,DAMPs(HSP70、HMGB1等)及其受体(晚期糖基化终产物受体RAGE等)表达也显著上调。在CSE刺激的气道上皮细胞中,利用siRNA特异性沉默自噬相关基因(ATG5、Beclin1)抑制自噬可明显降低细胞上清液中TNF-α、IL-8含量;而沉默DAMPs相关基因(HSP70、HMGB1)或使用HSP70特异性抗体中和HSP70,均可以明显降低细胞中炎症因子IL-8的释放;利用RAGE特异性抗体阻断DAMPs作用可减少CSE引起的NO产生及由NF-κB介导的TNF-α和IL-1β释放,进而减轻氧化应激和炎症反应。同时,使用siRNA抑制DAMPs中HSP70和HMGB1表达后,CSE诱导的MAPK通路ERK、p38、JNK磷酸化水平增加被明显抑制,自噬水平亦显著降低;但抑制自噬激活后,并未发现HSP70和HMGB1表达明显变化,表明DAMPs通路可能是自噬的上游调节信号分子。而使用ERK特异性抑制剂U0126能显著抑制CSE诱导的细胞内自噬激活,同时下调炎性因子TNF-α、IL-6、IL-8的释放。我们还发现,槲皮素和水飞蓟素在CSE处理的气道上皮细胞及烟熏小鼠气道炎症模型中，能显著抑制自噬的激活,并下调MAPK通路的活性,进而减轻香烟烟雾诱导的气道炎症反应。以上研究结果表明:DAMPs中HSP70和HMGB1可能作为自噬的上游信号分子调节自噬激活并参与气道炎症调控,而MAPKs信号通路蛋白可能是串话DAMPs与自噬的关键分子;通过特异性抑制剂或天然化合物和药物抑制自噬、DAMPs及其间串话因子可能成为治疗COPD气道重塑的新方法和思路。