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肺部菌群通过LPS调控肺巨噬细胞MMP表达介导COPD肺气肿发生的作用及机制研究

批准号:
82100041
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刁文琦
依托单位:
学科分类:
慢性阻塞性肺疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刁文琦

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
慢性阻塞性肺疾病(COPD)是严重威胁人类健康的慢性疾病,而肺气肿既是COPD重要的病理表现,也是反映疾病进展及预后的重要标志。多项观察性研究发现COPD患者肺部菌群的改变与肺气肿的发生有关,但因果关系及具体机制尚不明确。我们前期研究发现:肺部菌群的改变先于肺气肿发生,且与肺部基质金属蛋白酶9、12(MMP-9、MMP-12)升高有关;通过生物信息学发现COPD肺部菌群中LPS的合成代谢显著增强。进而提出科学假说:肺部菌群在COPD病理过程中通过增加LPS的合成代谢,诱导肺泡巨噬细胞分泌MMP-12及MMP-9,从而介导肺气肿的发生。本研究拟在前期研究的基础上进一步明确肺部菌群与肺气肿及MMP炎症的因果关系;阐明肺部菌群是否通过LPS调控肺泡巨噬细胞的MMP炎症反应及相关信号分子通路;同时使用健康小鼠的肺部菌群提取物进行气道滴注,探究肺部菌群移植在COPD或肺气肿治疗或预防中的作用。
英文摘要
Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a chronic disease that severely threaten human health. Emphysema is an important pathological manifestation and also a key feature reflecting disease progress and prognosis. Several observational studies found that alteration of lung microbiota in COPD patients is related to occurrence of emphysema, however, the causal relation and mechanism is still unclear. Our preliminary study found that the shift of lung microbiota is prior to occurrence of emphysema and is related to increase of matrix metalloproteinase (MMP)-9 and MMP-12 in lung; found that anabolism pathway of lipopolysaccharide (LPS) is obviously increased in COPD via bioinformatics analysis. This current study aimed to be on the basis of the preliminary study further to determine the causal relationship between lung microbiota and emphysema and MMP inflammation; to elucidate whether lung microbiota regulated MMP inflammation lung macrophage and the related signal molecular pathway; to explore the role of respiratory microbiota transplantation in therapy and prevention of emphysema through airway instillation of pulmonary microbiota exact from healthy mice.
既往观察性研究发现肺部定植菌群可能参与COPD及肺气肿发生发展,但因果关系及作用机制尚不明确。本项目利用SPF小鼠及无菌小鼠构建COPD模型,观察烟雾暴露过程中肺部菌群与炎症及功能表型之间的关系。我们发现烟雾暴露过程中,肺部菌群的改变是先于MMP-12炎症以及肺气肿的出现。同时使用COPD模型鼠的肺部菌群提取物、TLR-4抑制剂以及LPS进行干预肺泡巨噬细胞,检测肺部重要炎症因子的表达,SPF级小鼠肺泡灌洗液提取物可以有效刺激巨噬细胞分泌MMP-9,MMP-12及MCP-1表达。与LPS刺激巨噬细胞的结果类似。这些证据都提示肺部菌群可能通过分泌LPS作用于肺巨噬细胞的TLR4受体而介导相关炎症。为探究肺部菌群与COPD形成的因果关系,我们进行了菌群移植实验。我们计算了MLI,发现肺部菌群移植组肺气肿相较于对照组明显减轻,这些都提示菌群移植可以减缓肺气肿的发生。本研究初步发现了肺部菌群在肺气肿形成过程中的价值,为肺气肿的形成与治疗提供了新思路。
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