配体活化RAGE在香烟诱导的COPD气道炎症反应中的作用机制研究

Cigarette smoke (CS)-induced airway inflammatory response plays a key role in the initiation and development of CS-related chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Recent researches indicated RAGE was closely implicated in CS-related COPD. Our preliminary study further indicated RAGE dominantly overexpressed in airway epithelia in smokers with COPD, and blocking RAGE signal with antibody significantly decreased cigarette smoke extract (CSE)-induced inflammatory response in human bronchial epithelial cells (16HBE). Hence, we presume ligand-activated RAGE may play an important role in CS-induced airway inflammation in COPD. In this study, we plan to establish CSE/CS-induced inflammatory models in primary human bronchial epithelial cells（pHBE）and mouse airways, and use gene knockout mice, siRNA and specific inhibitor, to explore 1) the expressions of RAGE and its ligands in pHBE cells from COPD patients and the regulatory mechanisms of RAGE/ligands in CSE-induced inflammatory response in pHBE cells, elucidate 2) the regulatory role of RAGE in CS-induced airway inflammation in mice, and the involvement of Erk/Egr-1/Ras signals in RAGE-mediated airway inflammation, and investigate 3）the effect of targeted intervention of RAGE on CS-induced airway inflammation. This study is anticipated to offer the possibility that RAGE could be a new theraputic target of airway inflammation in COPD.

香烟诱导的气道炎症反应是吸烟相关性慢性阻塞性肺疾病（COPD）发生发展的关键机制。最近的研究表明晚期糖基化终末产物受体（RAGE）与吸烟相关性COPD的发病密切相关。我们的前期研究发现，RAGE在吸烟COPD患者气道上皮中显著高表达，而抗体阻断RAGE信号后，可显著降低香烟提取物诱导的人支气管上皮细胞的炎症反应水平，我们推测配体活化RAGE可能在香烟诱导的COPD气道炎症反应中具有重要作用。本研究拟通过构建香烟诱导的人原代支气管上皮细胞三维模型以及小鼠气道炎症模型，采用基因敲除、RNA干扰、特异性抑制剂等方法，探讨1）RAGE及其配体在COPD患者支气管上皮细胞中的表达变化与炎症调节机制；2）RAGE在香烟诱导的小鼠气道炎症中的调节作用，以及Ras/Erk/Egr-1信号在RAGE介导气道炎症反应中的调节机制；3）靶向干预RAGE治疗气道炎症的可行性，以期为COPD的临床治疗提供新靶点。

香烟诱导的气道炎症反应是吸烟相关性慢性阻塞性肺疾病（COPD）发生发展的关键机制。最近的研究表明晚期糖基化终末产物受体（RAGE）与吸烟COPD 的发病密切关联。我们的前期研究发现，RAGE 在吸烟COPD 患者气道上皮中显著高表达，并且与气道炎症水平、肺功能损害呈正相关关系。本研究进一步发现：在细胞层面，利用RNA干扰，沉默RAGE基因后，我们发现香烟提取物（CSE）所诱导的人气道原代上皮细胞（pHBE）表达RAGE配体的水平受到明显抑制，同时伴随炎症因子水平降低，此作用与p38去磷酸化有关；在动物层面，通过构建RAGE 敲除（KO）小鼠及香烟烟熏小鼠气道炎症模型，发现在香烟烟雾暴露1月后，RAGE KO小鼠气道炎症水平明显低于野生小鼠，伴随肺泡灌洗液（非血清）中炎症因子水平（IL-1b、IL-6、TNF-a）的下降。表达谱芯片结果进一步提示多种基因出现差异表达，其中RAGE配体（HMGB1、S100A8、S100A9、S100A14）表达下调2至4倍，与细胞研究结果一致。GO分析及Pathway分析进一步提示差异表达基因与炎症、免疫、应激、防御反应有关，同时Toll信号、ECM信号、细胞因子信号等参与其中。综上，RAGE-ligands可能构成一个“正反馈效应环”，香烟作为始动因素，激活此环路，从而维持COPD气道炎症的持续和进展，同时该环路与Toll信号等炎症免疫相关机制通过复杂crosstalk，进一步“放大”气道和全身炎症效应。