环核苷酸/PDEs与SIRT1蛋白在慢性气道炎症反应中的相互调节及羧胺三唑的抗炎机制研究

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a refractory chronic airway inflammatory disease, with complex pathogenesis and limited therapeutic drugs. Currently, phosphodiesterase (PDE) inhibitors become new drug candidates for controlling COPD inflammation by regulating intracellular cyclic nucleotide levels; Moreover, “inflammatory aging” hypothesis for COPD believes the premature aging of airway cells enlarges the inflammatory phenotype and results in self-expanded and persistent airway inflammation. And anti-aging protein SIRT1 may be able to reverse the process. Therefore, the dual pharmacological correction targeting PDEs and SIRT1 activities is likely to be an effective strategy for COPD. The regulatory mechanism of SIRT1 in COPD has not yet been clarified. Few studies investigating the linkage of SIRT1 and cyclic nucleotide-PDEs signaling pathway are published at home and abroad. The focus of this project is to clear the effects of PDEs inhibition and SIRT1 activation on airway inflammation and whether they can improve airway function synergistically. This project will conduct a thorough study on the mutually regulatory mechanism between cyclic nucleotides/PDEs and SIRT1 signaling pathway using various immune cell lines, endothelial cell lines and rat model of chronic obstructive pulmonary disease. In addition, based on the non-selective inhibitory effect and stimulating effect of CAI on PDEs and SIRT1 separately, an in-depth study will be conducted to explore the therapeutic potential and mechanism of CAI on COPD and provide theoretical and practical basis for the development of new small molecule anti-COPD drugs.

慢性阻塞性肺病(COPD)是一种难治的慢性气道炎性疾病，发病机制复杂，治疗药物有限。目前，磷酸二酯酶(PDE)抑制剂通过调控细胞内环核苷酸水平，成为控制COPD炎症药物的新选择；此外，“炎性衰老”学说认为气道细胞早衰可放大细胞炎症表型，使气道炎症自我扩展和持久化，抗衰老蛋白SIRT1或可逆转这一过程。因此，对于SIRT1和PDEs的双重药理活性纠正很可能是对抗COPD炎症的有效策略。SIRT1对气道慢性炎症的调节机制尚未阐明，它与环核苷酸-PDE信号通路之间的联系，国内外鲜有报道。本项目重点研究PDEs抑制作用和SIRT1激活作用是否可协同调节气道细胞炎性反应，改善气道功能。课题将采用多种细胞和动物COPD模型，研究PDEs与SIRT1的相互调节，同时根据化合物羧胺三唑抑制PDEs、激活SIRT1的双重药理作用，探讨其治疗COPD的潜能，为发展新型小分子抗COPD药物提供理论和实践依据。

哮喘是一种慢性气道炎症，涉及多种炎性细胞和炎症介质。近年来随着空气污染加重，哮喘的发病率亦呈现上升的趋势。糖皮质激素类药物是目前治疗该疾病的最有效药物，但少数患者对糖皮质激素存在抵抗，治疗效果不理想，且长时间使用糖皮质激素还会产生一定的耐药性及药物依赖性。因此，我们亟需寻找有效的替代方法来预防和治疗这种慢性气道炎性疾病。. 羧胺三唑（carboxyamidotriazole，CAI）是一种非细胞毒类抗肿瘤药物，是人工合成小分子化合物。能够抑制细胞外钙离子内流，早期表现出良好的抑制肿瘤增殖和转移的作用。近几年，本课题组通过研究发现，CAI还具有良好的抗炎作用，对急、慢性炎症均有良好的抑制作用。且本课题组研究发现，CAI是一种非选择性的磷酸二酯酶（PDE）抑制剂，通过非选择性地抑制各亚型PDEs，抑制IL-1、IL-6、TNF-α等炎性细胞因子的产生，从而发挥抗炎作用。在PDEs家族中，PDE4主要表达于炎症细胞、平滑肌、大脑等组织中，与炎症的发生有着密切的关系。. 研究小组建立了细胞和动物气道炎症模型，评价CAI的作用并出版探讨其机制。在大鼠肺泡巨噬细胞NR8383的实验中，CAI可以显著缓解由LPS诱导的炎症因子分泌，且可以有效抑制NR8383中PDE-4B的表达。在小鼠过敏性气道炎的实验中，CAI可以有效缓解小鼠的气道高反应性，降低炎症因子分泌，缓解炎症细胞的聚集，降低血液中IgE的含量，缓解过敏现象。小鼠的气道重塑现象得到明显缓解，CAI会抑制平滑肌增厚，抑制杯状细胞增生，减少气道周围炎症细胞分泌聚集。且CAI可以有效抑制小鼠肺组织中PDE-4A、PDE-4B及PDE-4D的表达，是PDE4抑制剂。在联合用药的实验中我们发现，低剂量地塞米松搭配低剂量的CAI表现出的治疗效果与单独使用高剂量地塞米松效果相当。羧胺三唑是一种全新的对抗气道炎症的药物，并有可能改善地塞米松在临床治疗中的耐药性问题。