β2-微球蛋白诱导肺上皮细胞衰老参与慢性阻塞性肺疾病的发生发展

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a chronic disease associated with senescence. We have previously shown that senescence in lung epithelial cells is an important feature of lung aging. β2-microglobulin（B2M）is a small light chain expressed as a subunit of the histocompatibility complex classⅠantigen (also defined as human leukocyte antigen). Recent studies suggest that B2M may act as a systemic pro-aging factor. Herein, we hypothesize that B2M participates in occurrence and development of COPD through inducing senescence of lung epithelial cells. To address this, we will measure the expression of B2M in peripheral blood and lung epithelial cells of COPD patients compared with the controls, and analyze the relationships between the expression of B2M and lung function. Using a murine model of chronic exposure to cigarette-smoke, the relationships between the expression of B2M and pathological changes of lung will be observed at different time points. Furthermore, we will observe whether chronic B2M-adenovirus transfection accelerates the development of emphysema in murine lungs. Finally, using primary human lung epithelial cell culture, the effects of B2M on senescence of lung epithelial cells, abnormal expression of inflammatory cytokines, mucus hypersecretion, impaired ability of regeneration and repairing and the epithelial-mesenchymal transition will be further studied. We believe that the present study will contribute to enrich the pathogenisis of COPD, and benefit for innovative treatment of COPD.

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）是一种与衰老相关的慢性疾病。我们前期研究并报道了肺上皮细胞衰老是肺衰老的重要表现。β2-微球蛋白（B2M）是组织相容性复合物Ⅰ类抗原（或人类白细胞抗原）的轻链亚单位组份，近期研究提示其也是一种系统性的致衰老因子。在此，我们假设B2M通过诱导肺上皮细胞衰老参与慢阻肺的发生发展。为了验证假说，首先观察慢阻肺患者的外周血及肺上皮细胞是否存在高表达的B2M，且与疾病的严重程度相关；利用小鼠慢性烟雾暴露模型，动态观察肺上皮细胞B2M表达水平与肺脏病理改变间的关系以及B2M腺病毒慢性转染能否加速肺气肿的发展；借助人原代肺上皮细胞培养进一步验证B2M可以通过相关分子信号通道诱导肺上皮细胞衰老，促进其异常炎症因子表达、黏液高分泌、减弱其增殖修复能力而参与慢阻肺的发生发展。该项目的实施将有助于丰富对慢阻肺发病机制的认识，探寻新的治疗靶点。

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）是一种与衰老相关的慢性疾病，且其发生与上皮细胞、肺巨噬细胞等多种细胞密切相关。β2-微球蛋白（β2m）是组织相容性复合物Ⅰ类抗原的轻链亚单位组份，近期研究提示其也是一种系统性的致衰老因子。基于此，为了研究肺上皮细胞衰老及功能改变在慢阻肺发生发展中的作用，及这些改变与β2m的关系，我们利用慢阻肺患者和正常人的血清及肺组织标本进行了临床研究，结果显示，与正常人相比，衰老标志物β-半乳糖苷酶的表达在肺气肿患者肺组织中升高，且β2m的表达在肺气肿患者血清和肺组织中也显著升高。通过回顾性队列研究我们发现，β2m升高可能是慢阻肺急性加重患者预后不良的一个有价值的预测因子。通过慢性烟雾暴露建立肺气肿小鼠模型，研究结果显示，与空气暴露组小鼠相比，烟雾暴露组小鼠肺部炎症增加，且小鼠血清和肺组织中β2m的表达也显著升高，提示β2m参与肺气肿的发生发展。免疫组化染色结果显示β2m主要定位于肺巨噬细胞和上皮细胞。为了进一步探究增多的β2m对肺泡上皮细胞的作用及具体机制，我们利用人肺泡上皮细胞系A549、人支气管上皮细胞系BEAS-2B进行体外细胞实验，结果显示，不同浓度的香烟提取物（CSE）和β2m均能够抑制A549细胞、BEAS-2B细胞增殖并促进其凋亡和衰老。进一步研究显示β2m促进BEAS-2B细胞衰老可能是通过诱导线粒体功能障碍实现的。以上研究提示，β2m通过抑制上皮细胞增殖并促进其凋亡及衰老参与慢阻肺的发生。在本课题基金的部分支持下，通过横断面流行病学调查研究，我们报道了在北京城区常见慢性气道疾病及呼吸道症状的患病率及其危险因素；通过动物模型研究我们发现，不同的尘螨粗提物引起哮喘病理特征的改变并不相同，提示对不同类型过敏原致敏的哮喘患者可能伴随着不同的临床表现。以上研究成果丰富了对慢性气道疾病发病机制的认识，为后续研究的开展奠定了基础。