β-榄香烯对良性气道狭窄肉芽组织主要组成细胞调节作用及其机制的研究

Benign tracheal stenosis is a kind of popular disease in clinic which can cause labor loss frequently. Restenosis is the main reason why its clinical efficacy is poor. Improving the healing process of airway wound and preventing granulation tissues proliferation and fibrosis is the key to reducing airway restenosis. There is an increasing interest in using traditional Chinese medicine due to their minor host toxicities and inhibited effects of proliferation. β-elemene, a natural sesquiterpene isolated from the rhizome of Curcuma zedoaria, has been reported to attenuate angiogenesis and anti-fibrosis. We found that β-elemene could regulate the proliferations of airway fibroblasts, inhibite the expression of hsa-miR-146b-5p and inhibite the activity of Wnt / β-catenin signaling pathway. Topical application of β-elemene could reduce the size and edema degree of airway granulation tissues, thus, β-elemene could be used to prevent airway restenosis after treatment. On the basis of these findings, the present study is aimed to explore the effect and molecular mechanism of β-elemene on regulating the proliferation of airway fibroblasts and microvascular endothelial cells which are the major constituent cells of airway granulation tissue as well as to provide the basis of using elemene for benign tracheal stenosis therapy via filtering differential expressed mRNAs by using microarray detection at cellular level, predicting and exploring the function of candidate target genes.

良性气道狭窄是临床的常见病，常可致劳动力丧失，反复再狭窄是其疗效不理想的主要原因。如何改善气道创面的修复过程，预防肉芽组织的过度增生和纤维化是治疗气道狭窄的关键环节。中药提取物因细胞毒性小、具有潜在的抑增生作用而日益受到重视。β-榄香烯是从中药温郁金根部提取出的主要成分，我们的前期研究发现，β-榄香烯能调节气道成纤维细胞的增殖状态、下调hsa-miR-146b-5p的表达、抑制Wnt/β-catenin信号通路的活性，局部应用β-榄香烯可使气道肉芽组织体积缩小、水肿减轻,可用于预防治疗后气道再狭窄的发生。在此基础上，本研究拟在细胞水平上采用微阵列芯片检测，筛选差异表达的mRNA，预测及探讨候选靶基因的功能，以探索β-榄香烯对气道肉芽组织主要组成细胞--成纤维细胞和微血管内皮细胞增殖的调控作用及分子机制，为β-榄香烯治疗良性气道狭窄提供依据。

良性气道狭窄是指瘢痕组织、慢性气道炎症性疾病和气道良性肿瘤等非恶性病变导致气道管腔发生狭窄的一类疾病，严重影响患者的呼吸功能和生活质量。气道腔内介入技术为已成为良性气道狭窄最主要的治疗手段之一。但介入治疗时常对气道壁结构造成二次损伤，修复过程中形成的过量肉芽组织、瘢痕挛缩会使气道梗阻症状复现，又迫使患者再次接受介入治疗，从而造成“狭窄-治疗-修复再狭窄”的恶性循环。如何改善气道创面的修复进程，预防肉芽组织的过度增生和纤维化是治疗气道再狭窄的关键环节。β-榄香烯是从中药温郁金根部提取出的主要成分，已广泛应用于临床抗肿瘤、抗纤维化治疗。我们的前期研究发现，β-榄香烯能调节气道肉芽成纤维细胞的增殖状态，局部应用β-榄香烯可使气道肉芽组织消退从而预防治疗后气道再狭窄的发生，但具体作用机制不明。因此，本项目进一步研究了三个方面的内容：1)探究β-榄香烯对气道肉芽主要组成细胞——人气道肉芽成纤维细胞与人肺微血管内皮细胞增殖状态与生物学活性的调节作用及影响的两者间的交互作用；2)运用高通量转录组芯片结合生物信息学富集分析（KEGG pathway、GO分析），对β-榄香烯干预后人气道肉芽成纤维细胞mRNA表达谱的变化进行筛查验证，明确β-榄香烯调节的信号通路；3)利用转录组芯片富集的差异表达LncRNA谱，根据CeRNA假说，通过生物信息学手段构建CeRNA网络，进一步探索介导β-榄香烯药理作用的CeRNA机制。研究结果显示：1.β-榄香烯可抑制气道肉芽成纤维细胞与微血管内皮细胞的增殖、促进其凋亡并抑制两者的相互促进作用；2.β-榄香烯通过抑制人气道肉芽成纤维细胞Wnt/β-catenin通路、TGF-β通路、ILK/Akt通路而发挥作用；3.MIR143HG/miR-1275/ILK轴的CeRNA调节机制介导了β-榄香烯对ILK/Akt通路的抑制作用，进而发挥β-榄香烯抑制气道肉芽成纤维细胞增殖、促进其凋亡的作用。该研究结果为β-榄香烯应用于临床防治气道介入后再狭窄提供了实验依据，并为开发药物治疗新靶点提供了理论基础和启发。