Notch通路在COPD肺血管内皮细胞mtTFA基因异常甲基化中的作用研究

我们前期研究发现线粒体转录因子A（mtTFA）基因异常甲基化所致的肺血管内皮细胞凋亡在慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发病中起重要作用，但mtTFA基因异常甲基化的机制有待进一步研究。Notch信号通路是一个高度保守的信号传导系统，可通过下游细胞外信号调节激酶（ERK）控制细胞的增殖及凋亡。ERK通路可调节甲基化转移酶从而控制DNA甲基化程度。而在COPD肺血管内皮细胞中是否存在Notch通路异常，进而影响ERK信号并导致mtTFA基因异常甲基化有待进一步求证。本研究拟通过在COPD患者、COPD小鼠模型的肺血管内皮细胞中，以及香烟提取物（CSE）干预后的人肺血管内皮细胞中观察Notch通路、ERK和mtTFA基因甲基化改变；从而探讨在COPD肺血管内皮细胞中是否存在Notch通路异常 ，并进一步研究其调节mtTFA基因甲基化的机制，为寻找COPD治疗新措施提供理论指导。

研究表明，吸烟可能通过线粒体转录因子A（mtTFA）基因的启动子区发生异常甲基化而诱导肺血管内皮细胞凋亡和慢性阻塞性肺疾病（COPD）的发生，但具体机制尚不清楚。本研究的体内实验表明，与健康组相比，COPD患者和肺气肿小鼠模型的肺组织Notch1表达明显下调，ERK1/2、p-ERK1/2蛋白表达及mtTFA基因的启动子区甲基化均显著上升，肺泡间隔和细胞凋亡明显增加。在体外培养的人肺微血管内皮细胞，CSE可抑制Notch1表达，促进ERK1/2、p-ERK1/2 mRNA和蛋白表达，使mtTFA基因的启动子区甲基化上升，同时诱导细胞凋亡，并成浓度-时间依赖性。而用Notch1过表达慢病毒转染细胞并给予CSE干预后，ERK1/2表达显著受抑，细胞凋亡明显减少；另外，使用ERK特异性抑制剂PD98059处理细胞后给予CSE干预，结果显示 PD98059能显著改善CSE诱导mtTFA甲基化并减少细胞凋亡。通过上述研究我们首次提出香烟可使Notch通路表达异常引起下游ERK信号改变，进而导致mtTFA基因的启动子区发生异常甲基化，最终引起肺血管内皮细胞凋亡，启动和参与COPD的发病机制。