PDK1调控PI3K-Akt信号通路介导的气道上皮细胞衰老在慢性阻塞性肺疾病发病过程中的作用及机制研究

Tissue senescence manifesting as cell aging, impaired autophagy, and apoptosis, plays an important role in the pathogenesis of Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) . Previous literature shows that there are cell aging in lung epithelial cells, endothelial cells and fibroblasts in patients with COPD. 3-phosphoinositide-dependent protein kinase-1 (PDK1) can activate the PI3K-Akt-mTOR signal pathway and regulate varying of biological processes, including cells growth, differentiation, survival, protein translation etc. Despite our previous study showing definitive expression of PDK1 in the lung tissue, the role of PDK1 in COPD has not been reported in the literature. Thus we put forward the hypothesis that PI3K-Akt signaling regulation mediated PDK1-induced airway epithelial cell senescence involves in the molecular mechanism of pathogenesis in COPD. The project intends to investigate the role of PDK1and PI3K-Akt signal pathway in tissue senescence through experiments in vivo and in vitro，hoping to provide a new target for the prevention and treatment of COPD.

慢性阻塞性肺病疾病（COPD）发生的一个主要原因是组织老化，而细胞衰老、细胞自噬受损、细胞凋亡是组织老化的特点。有文献显示慢性阻塞性肺疾病患者的肺上皮细胞、内皮细胞及成纤维细胞等细胞中有细胞衰老表现。而3’磷酸肌醇依赖性蛋白激酶（PDK1）能激活PI3K-Akt-mTOR信号通路，调控细胞生长、分化、生存、蛋白质翻译等生物学过程，我们在前期研究中已经明确PDK1在肺组织中有表达。但关于PDK1在慢性阻塞性肺疾病方面的作用至今未见文献报道。于是我们提出假设：PDK1可通过PI3K-Akt-mTOR信号通路诱发肺脏细胞衰老参与COPD发病的分子机制。本项目拟采用临床研究、细胞实验、动物实验以探讨PDK1及PI3K-Akt信号通路对组织老化的影响及机制，本研究将为有效防治慢性阻塞性肺疾病提供的新思路和揭示药物作用的新靶点。

慢性阻塞性肺病疾病(COPD)发生的一个主要原因是组织老化，而细胞衰老、细胞自噬受损、细胞凋亡是组织老化的特点。3’磷酸肌醇依赖性蛋白激酶(PDK1 )能激活PI3K-Akt-mTOR信号通路，调控细胞生长、分化、生存、蛋白质翻译等生物学过程。于是我们推测PDK1可通过PI3K-Akt信号通路诱发气道上皮细胞自噬、凋亡、衰老参与COPD发病的分子机制。.主要研究内容：.1）检测PDK1、PI3K、AKT及自噬相关蛋白LC3B在吸烟COPD患者气道组织中的表达。.2）利用CSE腹腔注射联合CS暴露构建COPD小鼠模型，探究PDK1对COPD小鼠气道上皮细胞PI3K-AKT信号通路、肺组织的凋亡指数、p16和LC3B蛋白达的影响。.3）探讨人气道上皮细胞（BEAS-2B）在香烟提取物（CSE）体外损伤条件下，丙酮酸脱氢酶激酶1（PDK1）对细胞中磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT）通路及Bcl-2相关X蛋白（BAX）、微管相关蛋白轻链3（LC3B）蛋白表达的影响。.重要结果、关键数据.1）COPD吸烟患者气道组织PDK1、PI3K、AKT、自噬相关蛋白LC3B的表达可能与COPD发病相关。LC3B在COPD吸烟患者及正常吸烟者气道组织中表达水平均上升，吸烟可能使气道组织的细胞自噬增强。.2）烟草烟雾暴露联合烟草烟雾提取物腹腔内注射可成功构建COPD小鼠模型，并诱导小鼠气道上皮细胞PI3K-AKT信号通路激活及PDK1、气道上皮LC3B、p16蛋白表达表达增高。分别用PI3K抑制剂和PDK1抑制剂干预小鼠后，检测PI3K-AKT信号通路相关蛋白表达降低，进而降低了肺组织的凋亡指数、以及气道上皮组织中LC3B、p16的蛋白表达。.3）CSE可增强人气道上皮细胞的LC3B及BAX蛋白的表达，且呈浓度依赖性。CSE可抑制PDK1的表达，PDK1激活剂（PS40）可增强PDK1的表达，PDK1可能通过调节PI3K/AKT通路，影响LC3B蛋白的表达。.科学意义.PDK1可通过PI3K-Akt信号通路诱发气道上皮细胞自噬、凋亡、衰老参与COPD发生发展。