节律性压力波维持气道上皮黏液层稳态的信号链接基础

呼吸动作产生的节律性压力波可能对气道上皮黏液层的稳态有重要维持作用。此压力波对黏液层中水分和离子的调谐作用目前已较明确，但对其中黏蛋白分泌和生成的调控尚少诠释。基于两者系一整体，且处于同样微环境背景，此压力波势必也影响后者。本课题在体外模拟节律性压力波条件下培养气道上皮细胞，观察压力敏感型离子通道TRPV4表达载体、定点突变体转染及相关抑制剂所致的后续效应差异，明确压力波维持TRPV4通道的开放水平、对黏蛋白分泌的影响及相关的主要信号节点；采用EGFR及下游信号因子MAPK、PI3K等特异性抑制剂干预，解析压力波对黏蛋白生成的影响及分子链接基础，并探寻与维持分泌过程信号网络的交叉点。同时采用单肺通气动物模型，比较节律性压力波与静态条件下气道黏液层诸方面的差异，进一步佐证节律性压力波对气道上皮黏液层稳态的维持作用。上述机制的明确将深化对黏液纤毛系统的现有认识，为防治该系统紊乱性疾病提供启示。

在本项目研究周期内，课题组人员通过细胞实验以及模型动物研究，明确了生理性节律性压力波在维系气道黏液层稳态中的作用。通过构建牵张力敏感性阳离子受体TRPV4缺陷的气道上皮细胞株以及表达TRPV4突变体的气道上皮细胞株，证实了TRPV4为气道上皮细胞对节律性压力波的主要感受器。节律性压力波可通过增加EGFR的磷酸化水平，活化下游的ERK1/2信号通路以及PI3K/Akt信号通路，增加MUC5ACmRNA的转录水平。阻断EGFR磷酸化过程或使用ERK1/2抑制剂可显著降低高强度压力波所导致的MUC5ACmRNA转录水平升高。研究显示，牵张力敏感性受体TRPV4 Tyr805位点为气道上皮感知节律性压力激活后续信号通路的主要效应位点，气道节律性压力波通过激活TRPV4引起胞内[Ca2+]i浓度升高，并通过后续效应分子PKC-MARCKS刺激MUC5AC粘蛋白分泌出胞，增加气道黏液层厚度。在项目进行的过程中，本课题组成员本着严谨求实的科研态度，刻苦钻研的科研精神，使该基金项目获得了成功，先后发表24篇论著，包括11篇SCI论文。本项目的研究不仅从分子机制上详细阐述了节律性压力波对气道粘液分泌的影响，同时在MUC5AC黏蛋白合成以及分泌出胞角度，详细诠释了生理状态以及病理状态下节律性压力波对气道黏液层稳态的影响；微观上细入分子链接机制，宏观上放眼动物实验气道黏液层稳态，为临床治疗慢性气道炎症性疾病以及机械通气患者气道管理策略提供了新的思考方向。