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慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease,COPD)是由气流阻塞引起的呼吸系统慢性炎症。烟草暴露和生物质燃料的燃烧增加了 COPD的发病率风险。中国的高吸烟率和城市化带来的环境污染导致COPD发病率升高,加之临床治疗COPD主要采用激素,存在免疫抑制、不可长期服用的不足,临床上迫切需要开发新颖有效的COPD预防和治疗剂。Nuclear factor-erythroid 2-related factor 2(Nrf2)是维持体内氧化还原稳态的重要调控因子,nuclear transcription factor-κB(NF-κB)是调节体内炎症反应的关键转录因子。鉴于氧化应激和炎症反应在COPD发病机制中的作用,Nrf2和NF-κB是COPD的潜在治疗靶标。天然产物及其衍生物是创新药物的重要来源,是发现COPD防治药物的重要资源。本文基于Nrf2和NF-κB信号通路,开展了二萜和茋类化合物抗慢性阻塞性肺疾病研究工作,包括以下两项内容:一、异海松烷型二萜Botrysphin D激活Nrf2通路及其保护作用机制研究二萜是创新药物的重要来源。前期研究中,课题组构建了天然萜类化合物库,并评价了 Nrf2诱导作用,发现异海松烷型二萜BD从mRNA和蛋白水平激活Nrf2,能够抑制As(Ⅲ)诱导的氧化应激和细胞死亡。本课题进一步揭示了其分子机制和对细胞氧化损伤的保护作用,结果显示:(1)BD促进Nrf2核转位,抑制泛素化,这是其激活Nrf2通路的机制之一;(2)蛋白激酶PERK,PI3K,PKC和MEK1/2参与BD对Nrf2的调控,这是其激活Nrf2的又一机制;(3)BD以Nrf2依赖性方式抑制As(Ⅲ)引起的细胞死亡,发挥保护作用。本课题对BD激活Nrf2通路并发挥保护作用的机制进行补充,全面揭示了 BD促进Nrf2核转位、抑制泛素化、通过对激酶的调控激活Nrf2并发挥保护作用的机制。本课题的创新性包括:(1)BD被首次鉴定为Nrf2激活剂;(2)BD能够减轻As(Ⅲ)诱导的人肺上皮细胞氧化损伤;(3)BD是一种潜在的预防剂,可预防氧化应激引起的肺损伤。本结果为Nrf2/ARE激活剂研究提供了新的结构,可对BD进行化学修饰以发现有效的Nrf2激活剂。二、茋类化合物Trans-4,4’-dihydroxystilbene(DHS)对香烟烟雾诱导的慢性阻塞性肺疾病发展进程的抑制作用白藜芦醇是一个天然的Nrf2激活剂,具有抗炎、抗氧化特性,然而,由于较低的活性和较差的生物利用度,其应用受到了限制。以白藜芦醇为先导分子,合成了一系列白藜芦醇衍生物,采用荧光素酶报告基因实验对其Nrf2诱导能力进行评估,发现了强活性茋类化合物DHS。本课题开展了深入的DHS激活Nrf2作用机制和干预COPD体内外活性评价,发现:(1)DHS通过和Keap1上的151位半胱氨酸残基特异性反应阻断Nrf2泛素化,从而激活Nrf2防御反应,增强细胞内的抗氧化能力;(2)DHS通过抑制NF-κB缓解脂多糖(LPS)刺激的炎症反应;(3)在香烟烟雾(CS)诱导的小鼠肺损伤模型中,DHS能够显著改善纤维化和白细胞浸润等病理变化,下调氧化生物标志物[8-氧代-7,8-二氢-2’-脱氧鸟苷(8-oxo-dG)和丙二醛(MDA)]的水平,抑制炎症介质[基质金属蛋白酶9(MMP-9),环氧化酶2(COX-2)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)]的过量产生。本研究表明DHS在体内和体外通过靶向Nrf2和NF-κB抑制氧化应激和炎症反应,进而减轻香烟烟雾诱导的肺损伤。本课题的创新性包括:(1)DHS被首次确认为Nrf2激活剂;(2)DHS通过和Keap1的151位半胱氨酸残基反应激活Nrf2;(3)DHS通过抑制NF-κB抑制炎症反应;(4)DHS能够抑制香烟烟雾诱导的慢性阻塞性肺疾病发展进程。DHS有潜力发展为香烟烟雾诱导的COPD的预防剂。本课题深入研究异海松烷型二萜BD的抗氧化及其保护作用机制,同时从体内体外水平系统评价茋类化合物DHS的抗炎抗氧化活性及相关机制,为COPD防治药的研发奠定基础。