TRPM8通过调控Ca2+-PKC-NF-κB信号转导通道介导冷刺激诱发哮喘的研究

Inflammation-induced airway hyperreactivity plays a significant role in the pathogenesis of bronchial asthma. Cold air is a notorious stimulus of airway inflammation and "asthma attacks". A recent study showed TRPM8 (transient receptor potential melastatin 8) is expressed by human bronchial epithelial cells, and that activation of TRPM8 in these cells is coupled with enhanced expression of pro-inflammatory cytokines. These facts suggest the possibility that TRPM8 may contribute to the pathogenesis of cold-induced asthma. In the present study, we explore the effect of TRPM8 gene silence and over-expression on airway inflammation in an established murine allergic asthmatic model. We also explore the related signal transduction mechanism of TRPM8 by measuring dynamics of relative concentration of intracellular Ca2+ and evaluating the effects of BCTC (TRPM8 specific inhibitor), calphostin C (PKC specific inhibitor), PDTC (NF-κB specific inhibitor) on expression of pro-inflammatory cytokines in primary cultured murine bronchial epithelial cells. Collectively, the present study explores the role of TRPM8 in pathogenesis of allergic asthma, which probably provides a new target for asthma therapy.

冷空气作为引起哮喘急性发作的常见因素，其影响哮喘发生发展的机制是我们关心和亟待阐明的问题。研究发现支气管上皮细胞存在一种有功能的瞬时受体电位通道TRPM8受体，该受体可以被冷空气激活，引起炎症介质释放。支气管哮喘作为一种可以被冷空气刺激而诱发加重的气道炎症性疾病，TRPM8受体途经很可能与其发病机制有关。本项目通过构建TRPM8基因沉默和过表达哮喘小鼠模型，观察冷刺激下TRPM8基因沉默和过表达对哮喘小鼠气道炎症及气道反应性的影响；以Ca2+-PKC-NF-κB信号转导通道为切入点，在细胞水平观察TRPM8拮抗剂BCTC、PKC抑制剂钙磷酸蛋白C、NF-κB抑制剂PDTC对冷刺激下炎性细胞因子表达的影响，探讨TRPM8对Ca2+-PKC-NF-κB信号转导通道的分子调控作用。本课题旨在论证TRPM8在冷刺激诱发哮喘中的作用及其分子调控机制，有利于阐明哮喘发病机制，也为靶向治疗提供了新方向。

支气管上皮细胞存在一种有功能的瞬时受体电位通道TRPM8受体，该受体可以被冷空气激活，引起炎症介质释放。支气管哮喘作为一种可以被冷空气刺激而诱发加重的气道炎症性疾病，TRPM8受体途经很可能与其发病机制有关。本项目通过构建TRPM8基因沉默和过表达哮喘小鼠模型，观察冷刺激下TRPM8基因沉默和过表达对哮喘小鼠气道炎症的影响。我们的研究发现，肺组织TRPM8低表达有利于减轻冷刺激所诱发的气道炎症反应，包括肺组织形态学显示炎症反应减轻、血清中IL4、IL6、IL10和TNF-α表达明显下降、肺泡灌洗液中细胞数显著减少，并且这一过程伴有NF-κB信号通路的抑制；相反，哮喘小鼠肺组织TRPM8高表达则促进冷刺激所诱发的气道炎症反应，包括肺组织形态学观察炎症反应加重、血清中IL4和IL10表达明显增高、肺泡灌洗液中细胞数增加，并伴有NF-κB信号通路的激活。这提示TRPM8参与了冷刺激诱发哮喘小鼠气道炎症反应的过程。为进一步阐明TRPM8的作用途径，我们以Ca2+-PKC-NF-κB信号转导通道为切入点，在细胞水平对这一问题进行了探讨。结果显示：①TRPM8过表达慢病毒侵染使哮喘小鼠支气管上皮细胞TRPM8蛋白表达明显上调，促进了冷刺激诱导的炎性细胞因子mRNA高表达，而TRPM8表达干扰慢病毒可通过下调TRPM8蛋白水平抑制冷刺激诱导的炎性细胞因子表达；②PKC特异性抑制剂calphostin C促进冷刺激下炎性细胞因子高表达，但哮喘小鼠支气管上皮细胞TRPM8表达水平影响冷刺激诱导炎性细胞因子合成的过程并不伴有PKC活性的明显变化，从而提示PKC虽然参与了冷刺激诱导炎症反应的过程，但可能并不作为TRPM8的下游信号分子发挥作用；③哮喘小鼠支气管上皮细胞TRPM8表达水平影响冷刺激诱导炎性细胞因子合成的过程中NF-κB活性也发生相应变化，NF-κB特异性抑制剂PDTC可减轻TRPM8过表达促进炎性细胞因子合成的效应，从而提示NF-κB作为TRPM8的下游信号分子在冷刺激诱发炎症反应中发挥重要作用。综上所述，本研究的科学意义在于从动物实验和细胞分子水平论证了TRPM8在冷刺激诱发哮喘发生发展中的重要作用，而PKC和NF-κB是该作用途径中重要的信号转导分子。通过本研究，我们从环境学角度（冷刺激）进一步阐释了哮喘的发病机制，同时也为哮喘靶向治疗提供了新方向。