硬皮病相关肺纤维化发病与治疗进程中的关键分子事件研究

Scleroderma is an autoimmune disease which is characterized by the fibrosis of skin and internal organs. Equivalent to that of tumors, the five-year survival rate of scleroderma is about 50%, and pulmonary fibrosis is the major cause of death in scleroderma patients. Our previous clinical data revealed that Shenks is effective in curing scleroderma-associated pulmonary fibrosis. We further found that Shenks is able to inhibit the expression of collagen in lung fibroblasts significantly. In addition, the in vivo study by using scleroderma mouse models has showed that Shenks can effectively alleviate the inflammation, reduce the formation of collagen in the lungs of mouse models, and thus ameliorate the pulmonary fibrosis significantly. In order to disclose those key mediators in the fibrogenesis of scleroderma-associated pulmonary fibrosis, the scleroderma mice in different phases of pulmonary fibrosis will be treated with Shenks and compared genomewide at transcriptional and translational levels. Moreover, functional studies of Shenks will also be carried out on the effector cells, including lung fibroblasts and epithelial cells, to disclose the molecular mechanisms of collagen formation and degradation. Combining the studies of both in vivo and in vitro, the potential drug targets of fibrosis disorders, such as scleroderma, can be found and the key molecular events of fibrogenesis will be much more clarified, which can lay a solid foundation for developing anti-fibrosis drugs in the future.

硬皮病是以皮肤及内脏纤维化为特征的自身免疫性疾病，五年生存率约为50%，与肿瘤相当，其中肺纤维化是硬皮病患者死亡的最主要原因。项目组临床实践表明，中药制剂参麦开肺散（Shenks）可有效治疗硬皮病相关肺纤维化。申请人前期研究发现，Shenks可显著降低肺成纤维细胞胶原蛋白的表达水平；动物实验进一步表明，药物可有效抑制肺纤维化小鼠的肺部炎症及胶原蛋白表达，显著缓解肺纤维化程度。为揭示硬皮病相关肺纤维化发生及治疗进程中的关键分子事件，本项目拟利用有效药物Shenks对处于肺纤维化不同时期的硬皮病小鼠给予治疗并进行全基因组转录及转译水平的比较，发现其不同时期的分子特征；同时研究药物在肺成纤维细胞及上皮细胞等各种效应细胞中的功能，探索药物对胶原蛋白调控中的分子变化。综合体内外实验，发现治疗硬皮病等纤维化疾病的候选靶点，进一步明确硬皮病等纤维化疾病发生中的关键分子事件，为开发抗纤维化药物奠定基础。

硬皮病是以皮肤增厚和纤维化为特征并累及内脏器官的典型纤维化疾病，其中肺纤维化是患者死亡的最主要原因。目前，硬皮病肺纤维化的发病机制尚不明确，且治疗手段有限，效果欠佳。项目组前期临床实践表明，中药制剂参麦开肺散（Shenks）和益气活血复方对治疗硬皮病肺及皮肤纤维化疗效显著。因此，本项目通过shenks的作用及机制研究，揭示了硬皮病相关肺纤维化发生及治疗进程中的关键分子事件，进一步明确了硬皮病等纤维化疾病的发病机制，为开发抗纤维化药物奠定基础。主要研究成果包括：1）阐明中药复方Shenks治疗硬皮病相关肺纤维化的作用及机理：体内动物实验结果表明Shenks可通过同时抑制炎症及纤维化，机制研究显示Shenks可通过抑制TGF-β信号通路、调节氧化应激实现抗肺纤维化作用。2）发现硬皮病相关发生及治疗进程中发挥关键作用的基因与通路：项目通过转录组学检测获得了不同疾病阶段及shenks治疗前后硬皮病小鼠皮肤/肺纤维化中差异表达数据，发现了在炎症期、纤维化期及治疗前后起关键作用的基因/通路：除经典的炎症和纤维化通路外，相关代谢酶的表达也发生显著改变。3）硬皮病纤维化发生发展相关关键基因的进一步研究：项目组利用硬皮病纤维化小鼠转录组学数据，筛选并获得多个与硬皮病纤维化发生发展相关的关键候选分子，包括 S100A8/9、HSP47及LTBP-4，通过临床检测及细胞实验对上述关键基因在硬皮病发生发展及治疗中的作用及机制进行深入研究。4）在中药复方研究基础上发现其中的丹酚酸B（SAB）为抗纤维化关键单体，SAB可作用于肺纤维化发生相关的多种细胞从而实现抗纤维化的作用。此外，进行了硬皮病相关遗传学研究，阐释了硬皮病发病的遗传机制。