FAM13A在慢性阻塞性肺疾病气道重塑中的作用机制研究

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a highlight public health problem in the world. The pathogenesis involves multiple levels, consistent with the various manifestations. FAM13A is closely related to COPD susceptibility in Ningxia patients which expression and functional mechanism is not clear. FAM13A is associated with COPD phenotypes. In the GWAS study, the association of FAM13A with pulmonary function was replicated in different populations. FAM13A promots emphysema by inhibiting the activation of Wnt pathway and alveolar injury repair. According to a recent study, FAM13A is related to EMT which is an important mechanism of COPD that causes airway remodeling. FAM13A involving in airway remodeling is still rarely reported. We hypothesize that FAM13A promotes EMT causing the airway remodeling through TGF-β/Smad pathway. In this study, we will demonstrate the correlation between FAM13A expression and airway remodeling phenotype of COPD, then detect the effect of FAM13A on TGF-β/Smad pathway. The expression of TGF-β/Smad downstream gene will be detected by genome microarray and analyzed their interactions by the bioinformatics technique. It may provide a new intervention target for the COPD treatment.

慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）是全球严重的公共卫生问题，发病机理涉及多个层面，表现多样。FAM13A与宁夏慢阻肺患者遗传易感性相关，功能尚不清楚。FAM13A与慢阻肺的表型相关：GWAS研究中，FAM13A与FEV1%pre的相关性在不同人群中重复验证；FAM13A通过抑制Wnt通路的活化，阻止肺泡壁损伤后修复，促进肺气肿的发生。有研究显示，FAM13A与上皮间充质转化（EMT）的发生有关。EMT是气道重塑的发生机制，FAM13A参与调控慢阻肺气道表型尚鲜有报道。我们假设：FAM13A通过TGF-β/Smad通路，促进气道上皮细胞EMT的发生发展，引起气道重塑。本研究①验证人肺组织样本中FAM13A的表达水平与气道重塑的相关性；②体外实验探讨FAM13A的功能及其对TGF-β/Smad通路的作用机制。最终揭示FAM13A在慢阻肺发病中的作用机制，为慢阻肺的治疗提供可能的新的干预靶点。

上皮间质转化（EMT）是慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）发生气道重塑的重要机制，而FAM13A基因参与了肺囊性纤维化气道上皮细胞和肺动脉血管内皮细胞的EMT的进程。FAM13A是否也与慢阻肺患者EMT的发生有关，目前尚缺乏该方面的研究。本研究首先探索FAM13A在慢阻肺小气道重塑和EMT转化中的作用。同时，构建干预FAM13A基因表达的慢病毒载体，并评估FAM13A基因的过表达和干扰效果。最终，探索FAM13A在BEAS-2B细胞EMT转化中的作用，并筛选BEAS-2B细胞中FAM13A过表达后与EMT相关的差异基因和信号通路。结果发现：慢阻肺患者小气道存在气道重塑和EMT，FAM13A在慢阻肺患者小气道上皮细胞中高表达，和肺功能阻塞指标及EMT标志物有一定的相关性，FAM13A可能参与了慢阻肺气道重塑和EMT转化。成功构建FAM13A基因过表达和干扰的慢病毒载体，并在BEAS-2B细胞系上成功实现FAM13A过表达和干扰。体外实验表明，在BEAS-2B细胞中FAM13A过表达（LV-FAM13A）和FAM13A干扰（siFAM13A）后对EMT标志物均有影响，同时，对BEAS-2B细胞骨架结构、迁移能力、侵袭能力、增殖和凋亡水平均有一定的影响，进一步说明FAM13A可能在BEAS-2B细胞EMT转化中发挥一定作用。采用PCR-array芯片筛选EMT差异表达基因，利用KEGG数据库对各组差异表达基因进行Pathway分析，免疫印迹法验证FAM13A基因干扰后差异基因的表达变化。FAM13A可能通过TGF/Smad信号通路调节BEAS-2B细胞EMT转化，其在慢阻肺发病机制中起着重要作用，可能成为慢阻肺有效药物治疗靶点及生物标志物。