SOCE通道蛋白在支气管哮喘气道平滑肌细胞表型转换及相关胞外基质沉积中的作用及机制研究

Airway smooth muscle (ASM) responses play an important role in asthma, which is evident in the key hallmarks of asthma. Recent studies showed the phenotype switching of ASM cells from “contracttile” to “synthetic/proliferative” type, which may be returning the phenotype back to a state that have an increased proliferative capacity, increased synthetic organelles for protein synthesis and diminished contractile markers. ASM phenotype switching is considered involved in the airway inflammation and airway remodeling in asthma. Specific focus has been drawn on the triggers that may be responsible for ASM phenotype switching and its effect in the other airway component such as ECM deposition. Store-operated calcium entry (SOCE) channel is a kind of calcium channel which is activated as a consequence of store emptying. It include the calcium sensor protein STIM-1 and the calcium channel protein Orai-1. The upregulation of STIM-1 and Orai-1 can induced proliferation and migration of ASM cells. Fernandez’s studies showed that STIM-1/Orai-1 can induce phenotype transition of VSM cells to “proliferative” type. Based on this, we will discuss the effect of SOCE channel in the phenotype switching of ASM cells in asthma, and further explore its involvement in ECM deposition and the mechanisms underlying.

气道平滑肌（ASM）表型转换及重塑是支气管哮喘气道重塑最为核心的病理改变。哮喘ASM细胞不仅具有高收缩性，且其中部分能够再次分裂增殖、合成分泌多种炎症因子以及胞外基质蛋白（ECM），即出现向“合成/增殖型”细胞转换的现象。钙库操控型钙离子通道（SOCE）是一种依据胞内钙离子浓度进行调控的钙通道蛋白，其核心成分包括STIM-1和Orai-1。新近研究显示，哮喘气道组织中STIM-1/Orai-1的表达上升，其含量上升不仅影响ASM细胞的收缩，而且能够调控细胞增殖、迁移等多种生物学行为。我们的先期实验也显示了类似的结果，并发现STIM-1的表达与ASM细胞合成分泌ECM亦有相关。因此，本研究拟探讨SOCE通道蛋白在ASM细胞表型转换中的作用，并进一步探索这一过程在哮喘ECM沉积中具有如何的地位以及参与其中的相关机制，以期为支气管哮喘的防治提供更多的理论依据。

背景和目的：气道平滑肌（ASM）细胞从收缩型转换为“增殖/合成”表型，是哮喘发病过程中的重要变化，能够进一步加剧细胞外基质（ECM）沉积。钙库操控型钙离子通道（SOCE）是一类依据胞内钙离子浓度变化从而进行开关调节的钙通道，主要由STIM-1以及Orai-1构成。本研究探讨STIM-1/Orai-1介导的SOCE是否参与了ASM细胞向“收缩/合成”表型转换的过程，以及对于ASM细胞相关的ECM沉积的作用。方法：本研究通过原代ASM细胞培养，并结合PDGF-BB与STIM-1/Orai-1抑制剂联合孵育、western blot免疫印迹法、ELISA法、Ca2+测定等方法探讨STIM-1/Orai-1在ASM细胞表型转换及其相关ECM沉积中的作用。并进一步在整体动物模型进行验证。结果：1）PDGF-BB孵育能够诱导ASM细胞转换为“增殖/合成”表型。2）PDGF-BB诱导的“增殖/合成”型ASM细胞中STIM-1/Orai-1表达上调，SOCE上升。3）STIM-1/Orai-1抑制剂SKF-96365孵育ASM细胞，能够显著抑制PDGF-BB诱导的ASM细胞增殖能力增强，改善ASM细胞中收缩蛋白含量减少，降低ASM细胞合成分泌炎症因子的能力，证实STIM-1/Orai-1参与了PDGF-BB介导的ASM细胞表型转换的过程。4）SKF-96365孵育ASM细胞能够显著减少ASM细胞中ECM蛋白的合成。动物模型实验同样发现，鼻内或气道滴注SKF-96365能够明显减少哮喘气道重塑模型小鼠中ECM蛋白的含量。5）PDGF-BB诱导的“增殖/合成”表型ASM细胞中TRPC3表达上升。6)TRPC3选择性抑制剂Pyr10能够显著抑制PDGF-BB诱导的ASM细胞增殖能力增强，减轻ASM细胞收缩蛋白含量降低的程度，降低ASM细胞合成分泌炎症因子的能力，减少ASM细胞中ECM蛋白合成的水平，且这一作用无法被Orai-1激动剂逆转，证实TRPC3参与了STIM-1/Orai-1介导的ASM细胞表型转换，且为STIM-1/Orai-1的下游信号分子。结论：STIM-1/Orai-1介导的SOCE参与了哮喘ASM细胞向“增殖/合成”表型转换的过程，并加剧了ASM细胞相关的ECM沉积，这一作用过程通过激活下游的TRPC3蛋白实现。