Mechanisms of TNF-Alpha-Induced COX-2 and cPLA2 Expression in Tracheal Smooth Muscle Cells

現在已經知道呼吸道上的細胞如肺泡吞噬細胞、肺纖維母細胞、平滑肌細胞和肺泡上皮細胞，可以被許多外來的刺激物如cytokines、內毒素和生長因子的刺激而產生前列腺素(PGs)。PGs在身體內是個很重要的物質，它參與了許多不同的生物反應，如發炎、免疫反應以及細胞的增生。因此，瞭解PGs 在不同呼吸道上細胞的生成機制，以便進一步知道PGs 在生理及病理上對呼吸系統的影響是具有相當意義的。TNF-α是一個很重要的cytokine，它可以引起一些和發炎有關物質的產生。在呼吸道發炎疾病裏，呼吸道上的細胞會產生TNF-α，而TNF-α被產生出來之後會藉由引起發炎細胞之間的協同反應使細胞表現出一些和結構或功能有關的物質而促使呼吸道管壁的再重建。然而，在氣管平滑肌細胞上， PGs 是經由哪些機制的調控被COX-2 酵素催化生成，目前則尚未完全清楚。除此之外，另一個酵素cPLA2 在cytokines 所刺激產生的AA的釋放上，亦扮演一個中間重要的角色。已經有報告指出TNF-α可以刺激細胞內MAPK和NF-κB轉錄因子的活化，當這些訊息路徑的活化可能涉及cPLA2 及COX-2 的表現時，TNF-α對氣管平滑肌細胞的作用則會考慮AA 的釋放、cPLA2 的表現、PGE2 的合成及COX-2 的表現的關係。為了探求這些問題，實驗將著手在TNF-α對培養氣管平滑肌細胞內cPLA2 和COX-2 的表現及PGE2 的合成上。這計畫的目標將確定TNF-α刺激細胞內cPLA2 和COX-2 表現的訊息路徑，並且探討這些訊息路徑之間的關係。在今年的國科會研究計劃中(NSC92-2314-B182A-147)，我們發現TNF-α以時間和濃度相關性地誘發COX-2 的表現與PGE2 的合成，對COX-1 則沒有影響。TNF-α誘發的反應明顯地被Tyrosine Kinase 抑制劑(Genistein)，PC-PLC 抑制劑(D-609)和PKC 抑制劑(GF109203X)所抑制，而且TNF-α引發的作用也會被PD98059(MEK1/2 抑制劑)及SB203580 與SB202190(p38MAPK抑制劑)抑制，顯然TNF-α是經由活化ERK1/2 及p38MAPK 造成COX-2 的表現及PGE2 合成的增加，這個假設已由TNF-α可以時間與濃度相關性地活化p42/p44 MAPK 和p38 MAPK 來證實。另外，TNF-α也可活化NF-κB 而誘發COX-2 的表現與PGE2 的合成，所以目前我們已經知道在氣管平滑肌細胞中，TNF-α可以經由p42/p44 MAPK，p38 MAPK 和NF-κB 來誘發COX-2 的表現與PGE2 的合成。這些成果已被接受發表在Cellular Signaling (2003，in press)。在計畫中，我們將探討TNF-α刺激活化不同MAPKs, NF-κB 和PI3-K 在cPLA2 和COX-2表現的調控作用。研究重點將探討由TNF-α刺激所引起cPLA2 和COX-2 表現的訊息路徑之間的關係。因此，整個計畫的結果將可以讓我們知道cytokines 刺激cPLA2 和COX-2 表現的機制，以及這兩種酵素的表現對氣喘疾病呼吸道發炎可能的作用情況。

Project ID:PC9308-0980
External Project ID:NSC93-2314-B182-050