CFTR负调节的NF-κB/COX-2/PGE2信号通路在烧伤吸入性损伤导致的呼吸道炎症中的作用

The occurrence and mortality of pulmonary inflammation after hyperthermal smoke inhalation are extremely high. The key characteristic of this pathological process is that excessive production of inflmmatory mediators interact with each other to form an inflammatory cascade,which leads to exggerated inflammatory response. Cystic Fibrosis(CF) exhibits overinflammation in the lung, which resembles the pathological condition of hyperthermal smoke inhalation induced pulmonary inflammation. Furthermore, high temperature leads to downregulation of functional CFTR expression on the cell membrane.We have previouly demonstrated the temperature sensitive characteristic of CFTR in primary rat Sertoli cells and a NF-κB/COX-2/PGE2 pathway negatively regulated by CFTR in the pathogenesis of CF airway inflammation. This project aims to investigate the role of CFTR/NF-κB/COX-2/PGE2 pathway in hyperthermal smoke inhalation induced airway inflammation. This study deepens our understanding of the pathological process of hyperthermal smoke inhalation, and may provide new targets for the treatment.

烧伤吸入性损伤后,肺部炎症有极高的发病率和致死率.其肺部炎症表现为过量炎症介质的释放和相互作用,形成炎症放大级连反应.囊性纤维化病(CF)患者突出表现为过剩的肺部炎症,其病理过程与烧伤吸入性损伤后肺部炎症极其相似,且高温引起细胞膜上有功能的CFTR蛋白表达下调.本项目组前期研究在大鼠原代支持细胞中验证了CFTR表达的温度敏感性以及受CFTR负调节的NF-κB/COX-2/PGE2号通路在CF肺部炎症病理过程中的重要作用.本项目旨在探索CFTR/NF-κB/COX-2/PGE2信号通路在烧伤吸入性损伤引起的呼吸道炎症中的作用,在体外用高温处理正常人类支气管上皮细胞系,体内建立干热和湿热大鼠吸入性损伤模型,分别验证该通路. 本研究可加深对目前烧伤吸入性损伤引起的呼吸道炎症病理生理过程的理解,可能对该病的治疗提供新的靶标和理论依据.

吸入性损伤在烧伤中发病率和死亡率极高，其主要病理生理学特征为呼吸道过剩的炎症反应，与囊性纤维化肺病（CF）极为相似。CFTR的表达受温度调控，并且CFTR调控了下游多种炎症信号通路，因此， 我们提出以下假说，热力吸入性损伤导致支气管上皮细胞中CFTR表达下调，激活MAPK和/或NF-κ B 信号通路，导致过剩的COX-2/PGE2以及IL-8的释放，引起了吸入性损伤导致过剩炎症反应的发生。本研究致力于验证该假说并寻找以CFTR及其调节的下游信号通路作为靶标的新的治疗途径。. 首先，我们在体外用高温（52℃，5min）处理人类支气管上皮细胞系16HBE14o-后发现， CFTR表达量随时间的变化趋势为先降低再回复至正常水平，而COX-2表达量与CFTR负相关。体内大鼠热力吸入性损伤模型印证了体外实验的结果。体外实验证明热力刺激后16HBE14o-细胞中JNK、ERK以及NF-κ B信号通路被激活并导致了下游COX-2表达的升高及PGE2的释放。接下来我们用基因敲减的方法明确了CFTR在这条信号途径中的作用。成功敲减16HBE14o-中CFTR能够模拟热力损伤的效应，引起同样的信号通路激活和炎症介质释放。然后，我们发现MAPK信号通路是在NF-κ B信号通路上游的，IL-8位于COX-2/PGE2的下游。因此，我们在热力吸入性损伤中证明了CFTR/MAPK/NF-κB/COX-2/PGE2/IL-8信号通路。最后，体外实验证明姜黄素能够通过上调CFTR在支气管上皮细胞中的表达来抑制下游过剩的炎症反应。更重要的是，大鼠经呼吸道给予姜黄素能显著减轻热力吸入性损伤后肺部炎症反应，为吸入性损伤的治疗提供了一种新方法。. 本研究首次探讨热力作为单因素导致呼吸道过剩炎症反应的分子机制，并明确了CFTR在其中的重要作用。本研究中发现的热力导致的CFTR表达的下调可能对其他肺部炎症疾病有提示作用，例如哮喘和COPD。我们还提出了姜黄素的新的用法和新的作用机制。