硫化氢对臭氧暴露小鼠气道平滑肌信号通路的影响

臭氧与慢性气道疾病密切相关，可介导气道炎症/气道高反应性。气道平滑肌收缩涉及到钙信号和MAPK信号。硫化氢(H2S)是新近发现的第三种气体信号分子。以NaHS为H2S的供体，我们的前期研究表明，H2S可舒张支气管；这一效应受BKca通道抑制剂的影响。H2S还可抑制臭氧介导的气道平滑肌收缩反应。目前，H2S舒张气道平滑肌、抑制气道平滑肌收缩的机制并不清楚。本研究利用臭氧吸入建立小鼠气道炎症/气道高反应性模型，并应用H2S的供体干预，通过体内、体外实验，研究 H2S对平滑肌细胞BKca通道活性、钙信号、MAPK、NF-kB通路的影响，阐明H2S舒张支气管、抗炎、抗氧化、抗气道平滑肌收缩的作用机制；从而为慢性气道疾病的防治提供新的方法与靶点。

臭氧( O3 ) 是一种常见的空气污染物，臭氧可加重哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的症状。臭氧暴露可诱导肺部中性粒细胞炎症、气道高反应性和气道/肺部损伤。作为重要的细胞内信号转导分子，p38 MAPK通路参与气道炎症、气道高反应性的形成，Akt参与细胞凋亡的过程。硫化氢（H2S）是一种新型的内源性气体信号分子，主要是以L-半胱氨酸为底物，在胱硫醚-β-合成酶 （CBS）、胱硫醚-γ-裂解酶 （CSE）等的催化下产生。本课题研究涉及离体实验（原代培养小鼠支气管平滑肌细胞）和在体实验（建立臭氧诱导的急性气道炎症、气道高反应性模型和慢性COPD模型）观察H2S的防治效应及信号通路。我们的研究发现：1.H2S舒张支气管的机制通过激活支气管平滑肌细胞大电导钙激活的钾通道（BKca通道）。2. 臭氧暴露可诱导小鼠出现气道/肺部炎症、损伤，气道高反应性、氧化应激，肺组织中H2S生成酶CSE、CBS表达降低，p 38 MAPK/HSP27磷酸化增强，Akt磷酸化降低。3.CSE是小鼠肺组织中主要的H2S合成酶，CSE活性受抑后，小鼠气道/肺部炎症与氧化应激加重。4.外源性补充H2S可抑制气道/肺部炎症，抑制气道高反应性，抑制氧化应激，抑制p 38 MAPK/HSP27磷酸化，促进Akt磷酸化。5. 慢性臭氧暴露不仅可诱导气道/肺部炎症, 还可诱导肺气肿和呼出气流阻塞，类似于COPD模型。6.预防性应用H2S可预防小鼠COPD模型的形成（抑制气道/肺部炎症、抑制肺气肿形成、改善呼吸气流受限），而治疗性应用H2S可部分逆转小鼠COPD模型（抑制气道/肺部炎症，抑制肺气肿，不改善呼吸气流受限）。这些效应至少部分归因于H2S调节p38MAPK通路和Akt通路的作用。上述结果基本证明了本课题的预先假想，阐明了H2S 在抗炎、抗氧化、抗气道高反应性中的作用，从而为气道炎症性疾病的防治提供新的治疗方法与靶点。本项目如期完成，基本达到预期目标。本项目在研期间已培养博士生2名。发表论文3篇，其中SCI收录1篇（影响因子4.1）。本项目研究成果多次参与国内学术会议交流。项目申请人获得上海市医学科技奖三等奖，成功获得另外两项基金资助以持续开展后续研究工作。