内质网应激参与气道粘液高分泌的分子机制及其意义

气道粘液高分泌，是慢性气道疾病的常见病理表现，与气道疾病的发生、发展、转归有密切关系，但其分泌机制仍不明确，粘蛋白基因的表达调节机制知之更少。最近研究显示病原体成分如LPS与气道炎症和粘液高分泌状态密切相关，而LPS诱导的内质网应激也已经引起广泛关注，但是，内质网应激能否调节气道粘液高分泌状态及其具体影响机制尚不明确。本课题将通过动物实验和细胞学检测确认内质网应激参与LPS诱导的气道粘液高分泌状态形成，并深入研究LPS诱发呼吸道上皮细胞发生内质网应激的分子机制，证明内质网应激通过ATF2、CANX等信号cross-talk节点参与调节气道粘液高分泌的Rac1-MAPK信号转导通路，并最终促进气道粘液高分泌的发生；进一步研究上述关键靶点的抑制策略对气道粘液高分泌形成的影响，初步探索该方法治疗哮喘等慢性气道疾病的可行性及其临床应用潜力。

内质网应激及内质网应激介导的细胞凋亡参与了多种疾病的发病过程。目前有报道显示内毒素处理小鼠后其体内的内质网应激通路被活化，但这一研究并没有在细胞水平细化，尤其未对内质网应激发生的机制及对呼吸道上皮细胞的功能影响做进一步研究。本课题深入探讨内毒素是否能够活化气道上皮细胞的内质网应激反应，哪些关键分子参与了该过程，从而为保护内毒素导致的气道上皮细胞损伤找到新的治疗靶点。首先建立LPS诱导产生小鼠气道粘液高分泌的动物模型，分离培养气道上皮细胞，使用Realtime-PCR和Western blotting检测内质网应激的标志分子和内质网相关降解途径的核心分子的表达情况；SiRNA-MUC5AC转染气道上皮细胞，干扰MUC5AC表达，观察MUC5AC在气道上皮细胞细胞内质网应激发生中的作用；以地塞米松和红霉素做为处理因素，观察其对LPS诱导的气道上皮细胞内质网应激和细胞凋亡的影响。结果发现LPS导致内质网应激标志分子如CRT、CANX和Grp78在蛋白及mRNA水平的表达增加。MU5AC基因沉默后减轻了LPS导致的内质网应激标志分子的上升。地塞米松和红霉素降低了LPS诱导的气道上皮细胞凋亡蛋白酶的活性。推测LPS通过MUC5AC活化内质网应激，地塞米松通过减轻MUC5AC 的过度负载，保护气道上皮细胞，对抗内质网应激引起的相关凋亡。进一步深入研究LPS诱发呼吸道上皮细胞发生内质网应激的分子机制，阐明内质网应激与粘蛋白过度分泌两个信号转导过程的交互节点分子，发现LPS通过TLR4-EGFR诱导PI3K-Rac1-MAPK通路激活，该通路在粘蛋白分泌中作用关键，而LPS同时可以通过EGFR诱导内质网应激中的ATF2，ATF4等多种关键调节分子激活，并且进一步通过MAPK10等信号节点调节PI3K-Rac1-MAPK通路，进而影响气道粘液分泌。本课题通过探索调节内质网应激途径抑制呼吸道上皮细胞粘液高分泌状态的可行性，为慢性气道疾病的治疗寻找新的药物治疗靶点，具有重要的临床指导意义和潜在的社会及经济效益。