益气活血消癥方含药血清对肺成纤维细胞表型转化及TGF-β1/Smad信号通路影响的实验研究

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研究背景:慢性阻塞性肺疾病是呼吸系统常见疾病,我国COPD患者人数众多,发病率逐年上升,死亡率显著高于发达国家,为社会造成沉重的负担,COPD发病机制的研究日益受到重视。目前认为其发病机制主要与气道慢性炎症、蛋白酶-抗蛋白酶失衡、氧化应激反应等有关。气道重构是COPD重要的病理特征,细胞外基质异常沉积是气道重构的主要病理表现之一,成纤维细胞在多种刺激下分化为肌成纤维细胞(myofibroblast,MFb)是ECM的主要来源。TGF-β1/Smad信号通路与成纤维细胞的分化过程密切相关。王琦教授提出“微型癥瘕痹阻肺络”为COPD气道重构的核心病机,并据此拟定益气活血消癥方。本课题组前期科研项目已从临床课题和动物实验的层面证明了益气活血消癥方可以有效干预COPD气道重构的病理过程,提出益气活血消癥方可以减少COPD模型大鼠气道上皮细胞MMP-9、TIMP-1的表达,可以降低大鼠血清中IL-7、TNF-α、IFN-γ的含量,以及抑制大鼠气道平滑肌的增殖并能抑制ERK1/2信号通路活性。本实验在前期研究基础上,欲观察益气活血消癥方对COPD气道重构中成纤维细胞与ECM沉积的作用,并基于TGF-β 1/Smad信号通路寻找益气活血消癥方可能的作用靶点。研究目的:实验一:建立LPS体外诱导肺成纤维细胞向肌成纤维细胞转化的模型。实验二:观察益气活血消癥方对成纤维细胞表型转化的作用,并基于TGF-β 1/Smad信号通路,从蛋白表达层面探讨该方可能的作用靶点,为COPD气道重构的“肺络微型癥瘕”假说提供依据。研究方法:实验一:以不同浓度LPS体外刺激MRC-5细胞24h,诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化,Western Blot法检测细胞内α-SMA蛋白的表达状况。实验二:将益气活血消癥方拆分为益气消癥通络方及益气活血化痰方,并制作3个方子的大鼠含药血清。以3种含药血清分别干预成纤维细胞转化模型24h,ELISA法检测细胞上清中TGF-β1的表达情况,Western Blot 法检测细胞内 α-SMA、Smad3、p-Smad3、Smad4、Smad7的表达情况。研究结果:实验一:50-1000ng/mL LPS可以体外诱导MRC-5细胞α-SMA蛋白的表达,500ng/mL效果最佳。实验二:1.与模型组相比,益气活血消癥方可以抑制MRC-5细胞α-SMA、TGF-β 1、p-Smad3、Smad4蛋白的表达。2.与模型组相比,益气消癥通络方可以抑制MRC-5细胞α-SMA、Smad3、p-Smad3、Smad4蛋白的表达。3.与模型组相比,益气活血化痰方可以抑制MRC-5细胞p-Smad3蛋白的表达。研究结论:实验一:LPS可以体外诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化。实验二:益气活血消癥方对成纤维细胞表型转化有抑制作用,可能与下调TGF-β 1/Smad信号通路活性有关,作用靶点在于抑制细胞内α-SMA、TGF-β 1、p-Smad3、Smad4蛋白的表达。益气活血消癥方对COPD气道重构有抑制作用,证明了“肺络微型癥瘕”假说的合理性。
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