耐力运动诱导肾上腺髓质细胞转分化对运动性支气管痉挛的影响及其机制

本课题从运动性支气管痉挛在耐力运动者中高发这一临床现象出发，以我们的研究基础"神经生长因子（NGF）诱导哮喘肾上腺髓质细胞发生神经元转分化致肾上腺素水平降低" 为立足点，提出有别于经典发病机制的新假说：耐力运动诱导机体肾上腺髓质细胞向神经元转分化可能是运动性支气管痉挛发病过程中的关键环节。据此，本项目首先对实验大鼠施以耐力运动训练和剧烈运动激发，明确耐力运动对肾上腺髓质细胞转分化过程的影响及其在运动性支气管痉挛发病过程中的作用；其次，用NGF抗体和Erk1/2激酶抑制剂PD98059对耐力训练大鼠进行干预，明确耐力运动所致肾上腺髓质细胞转分化的具体发生机制；在此基础上，观察耐力训练与变应原交互干预对运动性支气管痉挛发病的影响，从而为运动性支气管痉挛的发病机制研究提供新的思路。

背景：哮喘在耐力运动员中高发，提示运动强度可能与运动诱发支气管痉挛（EIB）发病相关。然而，规律的有氧运动可改善肺功能，减轻哮喘患者症状。可见，不同强度耐力运动对哮喘患者的影响是不同的，但其内在机制尚不明确。.目的：初步阐明不同强度耐力运动在大鼠EIB发病过程中对肾上腺髓质嗜铬细胞结构和功能的影响及其作用机制。 .方法：SD大鼠进行轻、中或高强度跑台耐力运动，并分别予神经生长因子（NGF）抗体、力竭运动或卵清蛋白（OVA）干预后，检测大鼠的气道反应性, 血清NGF、肾上腺素(EPI)、皮质酮（CORT）水平，支气管肺组织及肾上腺髓质嗜铬细胞（AMCC）形态，肾上腺髓质中苯乙醇胺-N-甲基转移酶水平（PNMT）、外周蛋白（peripherin）、神经丝- 68和嗜铬颗粒A表达水平，检测肾上腺髓质中NGF相关各基因水平、ERK/CREP相对磷酸化水平及与此有关的即刻早期基因表达。.结果：高强度耐力运动及OVA干预均可提高大鼠气道阻力。高强度耐力运动及OVA干预均可明显提高血清NGF及肾上腺髓质中peripherin水平；相反，两种干预方式可使血清EPI及肾上腺髓质中PNMT水平下降。高强度耐力运动+OVA干预及高强度耐力运动+力竭运动干预可使其作用进一步增强。NGF水平升高与肾上腺髓质嗜铬细胞向神经转化密切相关。在高强度耐力运动及OVA干预大鼠中，肾上腺髓质中p-Erk1/2、JMJD3及Mash1水平明显升高, 而p-p38和p-JNK水平则明显下降。注射NGF抗体可部分逆转高强度耐力运动和/或OVA干预的作用。与OVA组比,低或中强度耐力运动减轻哮喘气道阻力和炎症,并增加了哮喘大鼠的运动耐力。低或中强度耐力运动抑制哮喘模型大鼠肾上腺髓质细胞向神经元转分化，从而使血清EPI水平升高。低或中强度耐力运动显著降低哮喘大鼠肾上腺髓质ERK、CREP磷酸化水平及相应的即刻早期基因c-FOS,EGR1,c-JUN,FOSB,JUNB表达。.结论：我们研究发现高强度耐力运动可通过引起NGF介导的p-ERK-JMJD3-Mash1通路活化使肾上腺髓质嗜铬细胞发生神经转分化，从而引起循环中EPI下降而参与到EIB的发病过程中。而低或中强度耐力运动通过抑制哮喘大鼠肾上腺髓质ERK/CREP信号通路，从而抑制嗜铬细胞神经元转分化, 进而提高循环中EPI水平，减轻运动性支气管痉挛症状。