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背景慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一种常见、多发的慢性呼吸系统疾病,且致残率和死亡率较高。《慢性阻塞性肺疾病全球倡议》将慢性阻塞性肺疾病定义为一种可预防、可治疗的疾病,其主要特征为持续存在的且不完全可逆的进行性气流受限。气道粘液高分泌是很多慢性气道炎症疾病加重与进展的重要因素,MUC5AC是其中最重要的分泌型粘蛋白,研究显示它的分泌机制与蛋白偶联受体、酪氨酸激酶受体(tyrosine protein kinase,TPK)、非酪氨酸激酶受体等介导的多个信号途径有关,其中PI3K介导的信号通路在MUC5AC的分泌过程中起着重要作用。缺氧诱导因子-1(hypoxia inducible factor-1,HIF-1)是一个介导机体缺氧反应的重要转录因子,且在低氧应答反应中有着关键的作用。研究表明,HIF-1α不仅对于调节细胞、机体的氧平衡起重要作用,HIF-1α蛋白的稳定性在调控HIF-1的表达中起关键限速作用,还可诱导活化与缺氧适应、炎症发展等相关的近100多种靶基因的表达,进而发挥广泛的效应。有研究表明,HIF-1α与慢性阻塞性肺疾病的肺部炎症反应及肺血管的重塑有关,HIF-1α通过上调一氧化氮合酶基因参与了肺血管的重塑,从而参与了慢阻肺的发病过程。近几年,HIF-1α在炎症中的作用越来越引起重视,过去的研究证实:HIF-1α通过PI3K/AKT、MAPK通路等调控多种炎症因子,影响炎症反应。而PI3K/AKT通路激活能够促进MUC5AC的表达的研究较少,因此本研究尝试探讨在慢性阻塞性肺疾病中HIF-1a对粘蛋白MUC5AC表达的调控机制,及其对COPD疾病发展过程的影响。目的研究HIF-1α和MUC5AC在慢性阻塞性肺疾病患者中表达水平,探讨HIF-1α对MUC5AC表达的调控机制及对COPD病程进展的影响。方法本研究收集71例肺泡灌洗液标本进行初步研究,其中59例为符合标准的COPD患者样本,12例为因其他疾病在我院住院的肺功能正常者。Realtime PCR及Western blot检测肺泡灌洗液中上皮细胞中HIF-1α、TGF-β及MUC5AC的mRNA和蛋白的表达水平,并进一步分析HIF-1α与MUC5AC表达的相关性。以人胚肺上皮细胞为模型细胞,分别采用HIF-1α的激动剂CoCl2和PI3K的激动剂740Y-P进行处理,Realtime PCR和Western blot法检测处理后细胞HIF-1α、EGFR、AKT及MUC5AC的mRNA和蛋白的表达水平,进一步探讨HIF-1α和PI3K对MUC5AC的调控机制。结果1.与对照组相比,COPD组HIF-1α、TGF-β、MUC5AC的mRNA和蛋白表达水平均显著高于对照组,且具有统计学意义(P<0.05);HIF-1α与MUC5AC的mRNA表达水平呈正相关性。2.CoCl2成功诱导人胚肺上皮细胞形成缺氧模型后,Realtime PCR和Western blot检测结果发现HIF-1α、EGFR、AKT及MUC5AC均表达升高,均具有统计学意义(P<0.05);PI3K的激动剂740Y-P处理人胚肺上皮细胞后,Realtime PCR和Western blot检测结果发现激活PI3K后AKT的磷酸化水平增加,且MUC5AC的mRNA及蛋白水平均有显著上升。而HIF-1α及EGFR的mRNA及蛋白水平也发生不同程度的上调。结论1.COPD组HIF-1α、TGF-β、MUC5AC的mRNA和蛋白水平均高于对照组,HIF-1α的mRNA表达水平与MUC5AC的mRNA表达水平呈正相关。HIF-1α、TGF-β与MUC5AC均参与慢性阻塞性肺疾病病理过程。2.CoCl2诱导人胚肺细胞NCI-H1563缺氧导致HIF-1α高表达,从而上调EGFR激活PI3K致使MUC5AC表达升高;PI3K激动剂740Y-P可以通过激活EGFR-PI3K-AKT信号通路从而使MUC5AC表达升高,同时反馈性地上调HIF-1α的表达。提示HIF-1α和MUC5AC之间存在正反馈调节作用,可协同促进炎症反应和粘蛋白的分泌。