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慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是一类慢性炎症性肺部疾病。据报道仅2017年全球已有300多万人死于慢性阻塞性肺病或者由其引发的相关疾病,这对人类健康生活和家庭经济造成了巨大的威胁与挑战。COPD的发病机制包括:气道内以中性粒细胞、巨噬细胞为主的各种炎症细胞浸润;多种主要细胞因子(TNF-α、IL-6和IL-13)和主要炎症介质的升高;蛋白酶和抗蛋白酶失平衡;氧化损伤和抗氧化损伤失衡、自身免疫、细胞凋亡等。这种气道慢性炎症的破坏和组织增生的修复过程,最终导致气道重塑进而诱导气体流动受限。同时COPD也可由多种外界因素和身体遗传性因素诱发,其中吸烟所带来的尼古丁和细微颗粒是最危险的因素之一。烟草烟雾以及烟草提取物(cigarette smoke extract,CSE)已经发现了超过7000多种化学成分,其中包括大量的自由基。当吸入烟草烟雾时,自由基引起机体中氧化剂和抗氧化剂失平衡,发生氧化应激反应直接损害呼吸道和肺泡上皮细胞。烟草烟雾在慢性阻塞性肺病、慢性支气管炎、肺气肿等肺损伤疾病中起着核心作用。生长分化因子11(Growth differentiation factor 11,GDF11)已经发现能够显著减少COPD相关基因表达的水平,从而能够诱导调节COPD疾病的发展历程,其作为一个重要的基因调节因子参与到疾病的发展过程中。然而,烟草提取物与生长分化因子1 1之间的相关调节反馈作用在COPD发生、发展中的分子机制尚不清楚,需要进一步研究探明。研究目的:本论文旨在研究COPD患者血浆及肺间充质细胞中GDP11的表达水平,以及人肺间充质细胞在香烟提取物作用下GDP11及p-AKT的表达变化情况。通过建立烟雾诱导下的大鼠COPD模型,检测肺间充质细胞GDP11表达水平及AKT信号通路的关系,结合肺间充质细胞的干扰GDP11实验,深入探讨GDP11在COPD中的潜在作用及分子调控机制。研究方法:1、利用蛋白免疫印迹法测定COPD患者和吸烟、非吸烟健康人的血浆及肺间充质细胞中GDF11的表达水平。2、利用蛋白免疫印迹法测定正常的肺间充质细胞在不同浓度(1%及5%)的烟草提取物,及同一浓度的烟草提取物在不同作用时间下调节因子GDF11的表达水平变化情况。3、利用香烟的提取物作用于肺间充质细胞,通过Real-time PCR以及蛋白免疫印迹法来检测肺间充质细胞中调节因子Serine/threonine Kinase(AKT)、p-AKT和GDF11的表达水平及相关性。4、利用香烟烟雾构建大鼠COPD模型,通过Real-time PCR、蛋白免疫印迹法及免疫组化检测了大鼠肺间充质细胞中调节因子AKT、p-AKT和GDF11的表达水平,从而进一步证实GDF11的表达水平和第一秒呼气流量占肺活量的百分比(FEV1/FVC)值以及GDF11和p-AKT在体内和体外的表达相关性。研究结果:1、通过检测发现COPD患者血浆和肺间充质细胞中GDF11呈低表达,且表达水平的高低与FEV1/FVC值呈正相关。2、发现CSE可以降低肺间充质细胞中GDF11的表达水平,同时也增加了细胞内p-AKT的表达水平,通过GDF11激活AKT信号通路。3、在肺间充质细胞中降低的GDF11表达水平能够通过激活体内AKT信号通路来促进COPD疾病的发展。结论:通过COPD患者血浆中GDF11的表达水平测定以及大鼠COPD模型的构建,可以证实CSE通过下调肺间充质细胞中GDF11的表达水平,从而激活了 AKT信号通路来促进了 COPD疾病的进展。我们的研究结果可为COPD的临床诊断和治疗提供了潜在的作用靶点。