ox-LDL/LOX-1信号通路在香烟诱导气道炎症中的作用机制研究

Lipid peroxidation plays an important role in cigarette smoke-induced airway inflammation in COPD. Recent studies suggested that ox-LDL, together with its receptor LOX-1, may be involved in cigarette smoke-induced inflammation. Our preliminary study revealed that ox-LDL levels in the bronchoaveolar lavage fluid of cigarette smoke-exposed rats and the serum of COPD patients were significant increased, in addition, ox-LDL also stimulated inflammatory mediator production in airway epithelial cells, which is involved in COPD. We speculated that the interaction of ox-LDL and LOX-1 play a role in cigarette smoke-induced airway inflammation. For present study, we plan to establish CSE/CS-induced inflammatory models in human bronchial epithelial cells and mouse airways, and use gene knockout mice, siRNA and specific inhibitor, to explore 1) the regulatory role of ox-LDL/LOX-1 in CS-induced airway inflammation, and the involvement of Rac1/Sirt1/NF-κB signals in LOX-1-mediated airway inflammation, and investigate 2）the effect of targeted intervention of LOX-1 and ox-LDL on CS-induced airway inflammation. This study is anticipated to offer the possibility to find a new therapeutic target of airway inflammation in COPD.

目前认为脂质氧化在香烟诱导的COPD气道炎症中具有重要作用。近期的研究发现氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）及其受体LOX-1可能与香烟诱导的炎症反应密切相关。我们的前期研究发现，香烟暴露大鼠肺泡灌洗液、COPD患者血清中ox-LDL水平明显增高；体外研究进一步提示ox-LDL可刺激人气道上皮细胞产生炎症介质。我们推测ox-LDL/LOX-1可能参与了香烟诱导的COPD气道炎症反应。本研究拟通过构建香烟诱导的气道上皮细胞及小鼠气道炎症损伤模型，采用基因敲除，RNA干扰，特异性抑制剂等干预手段，探讨：1）ox-LDL/LOX-1信号通路在香烟诱导气道炎症中的作用机制，以及Rac1/Sirt1/NF-κB信号分子在其中的调控作用；2）探索基于ox-LDL/LOX-1治疗香烟诱导气道炎症的可行性，为COPD的治疗寻找新的靶点。

香烟诱导的气道炎症是以慢阻肺为代表的气道炎症性疾病重要的病理生理学特征之一。本研究结合前期工作，探索了ox-LDL/LOX-1信号通路在香烟诱导的气道炎症、肺部炎症损伤中的作用机制。临床研究部分发现慢阻肺患者血清中ox-LDL浓度显著高于健康对照者，并且与肺功能、系统性炎症反应、氧化应激密切相关，提示ox-LDL可能参与了慢阻肺的发病；体外实验部分发现外源性ox-LDL以时间和浓度依赖的方式刺激人气道上皮细胞16HBE细胞合成Muc5ac的mRNA，释放炎症因子（IL-6，MCP-1），上调LOX-1蛋白表达，降低SIRT1蛋白表达。白藜芦醇剂量依赖性的抑制上述改变，提示ox-LDL/LOX-1参与了气道上皮细胞损伤。通过NSC23766抑制与LOX-1的信号通路相关的Rac1，可以降低香烟提取物诱导人气道上皮细胞NCI-H292细胞Muc5ac的mRNA的合成以及炎症因子(IL-6、TNF-α)的释放，细胞内活性氧簇的产生，提示Rac1参与了香烟诱导的气道上皮炎症损伤；体内实验部分，通过熏烟28天成功建立小鼠气道炎症损伤模型，熏烟组小鼠肺泡灌洗液中ox-LDL浓度显著高于对照组，肺组织LOX-1的mRNA、蛋白表达显著高于对照组，进一步提示ox-LDL/LOX-1可能参与了香烟诱导的气道炎症。LOX-1非特异性抑制剂隐丹参酮干预降低了香烟诱导的小鼠气道炎性细胞激活、炎症因子释放（IL-17、MCP-1、TNF-α）、气道粘液高分泌与氧化应激，同时下调LOX-1、NF-κB表达，提示隐丹参酮可能通过抑制LOX-1减轻了香烟诱导的小鼠气道炎症与氧化应激。构建LOX-1基因敲除鼠，复制香烟诱导的小鼠气道炎症损伤模型，LOX-1敲除鼠肺组织损伤、气道炎症损伤、氧化应激均比野生型小鼠轻。综上，本研究证实了ox-LDL对慢阻肺的标记物功能，提示ox-LDL/LOX-1可能参与了慢阻肺的发病，香烟诱导的气道炎症损伤，包括SIRT1、Rac1、NF-κB在内的多条信号通路参与其中，LOX-1可能是干预香烟诱导的气道炎症损伤的靶点之一。