Notch在保护严重烧伤后急性肺损伤中肺血管内皮细胞功能的机制研究

Acute lung injury (ALI) following severe burns is one of the big problem in clinical treatment. Pulmonary vascular endothelial cells (PVECs) injury acts as a pathological basis during the development of ALI, increasingreactive oxygen species (ROS) is a mechanism of PVECs damage. Notch signaling play a vital role in maintaining vascular endothelial cells morphology and function, and we found that activation of Notch pathway can suppress PVECs apoptosis induced by burn serum, and effectively reduce ROS generation. But how Notch signaling regulating the production of ROS, thereby inhibiting PVECs apoptosis is still unclear. NOX4 is the main source of ROS in vascular endothelial cells, and previously we have confirmed thatNotch pathway could regulate the function of NOX4. Therefore, Notch signaling may reduce ROS production through regulation NOX4, and then supress PVECs apoptosisduring severe burns, play a protectionrole in ALI. The aim of this study is to identify the mechanisms that are responsible for Notch signaling supressing ROS production of PVECs after severe burn injury, by using transgenic animals and application of siRNA and adenovirus interventions. With the expectation to elucidate the mechanism of Notch signaling pathway against PVECs damage after severe burns this may provide new theoretical and experimental basis for treatment of ALI after burn injury.

严重烧伤后急性肺损伤（ALI）是临床救治的难题之一。肺血管内皮细胞（PVECs）损伤是ALI发生发展的病理基础，且活性氧（ROS）的增多是PVECs损伤的重要机制。Notch信号在维持血管内皮细胞功能和形态中发挥重要作用，我们前期发现激活Notch信号可抑制烧伤血清诱导的PVECs凋亡，并有效降低ROS生成。但Notch信号如何调控ROS，进而抑制PVECs凋亡仍不清楚。NOX4是血管内皮细胞ROS的主要来源，我们前期的工作已经证实了生理状态下Notch对NOX4具有调控作用。因此，烧伤后Notch信号可能通过调控NOX4，影响ROS生成，进而抑制PVECs凋亡，对ALI发挥保护作用。本课题拟采用转基因动物，应用siRNA和腺病毒等干预手段，探讨Notch信号抑制烧伤后PVECs中ROS生成的具体信号通路，以期阐明严重烧伤后ALI的机制，为防治烧伤后ALI的治疗提供新的理论基础和实验依据。

大面积烧伤时由于休克，缺血再灌注以及过度炎症反应，往往伴随有急性肺损伤（ALI），甚至导致的急性呼吸衰竭。肺血管内皮 (PVECs)损伤导致肺脏渗出增加是引起急性肺损伤的主要环节。PVECs 是构成肺血管通透性的主要屏障，对维持血管壁的完整性具有特殊意义。烧伤后机体迅速产生的各种炎性介质，可引起广泛的肺血管内皮损伤，而肺血管通透性增高和肺水肿可进一步导致组织内中性粒细胞浸润和促炎细胞因子释放，形成恶性循环，导致肺损伤加重。所以，肺血管内皮细胞在烧伤诱导的 ALI 中起核心作用。阐明烧伤后 PVECs 的损伤机制并有针对性的提出治疗策略是严重烧伤早期成功救治的一项重要课题。但严重烧伤早期PVECs损伤 的分子机制还不十分清楚。课题组在前期发现，烧伤血清刺激 PVECs 后，细胞内 ROS 水平显著增加，且细胞凋亡明显增加，应用 MnTBAP 清除细胞内 ROS 时细胞凋亡明显减少。细胞内活性氧簇ROS与PVECs损伤密切相关。新近研究表明，Notch信号途径在细胞的缺血损伤中具有重要保护作用，激活Notch信号途径可抑制细胞内ROS生成，降低细胞死亡率。那么，Notch 信号作为血管内皮细胞稳态调控的关键信号途径之一，是否通过调控 ROS 及其下游分子，来实现抗烧伤后急性肺损伤时的肺血管内皮细胞保护作用。为此，我们利用大鼠烫伤模型以及烧伤血清刺激实验研究，首先，证实了Notch信号参与了烧伤后肺损伤；其次，PVECs经DLL1激活Notch信号后，细胞内ROS显著减少同时细胞凋亡减少；阻断Notch后NOX4及Caspase1 的蛋白表达水平明显增加，当激活Notch时NOX4及Caspase1 的蛋白表达水平显著降低。进一步干扰NOX4后，细胞内ROS明显减少同时细胞凋亡显著降低。证实 Notch 信号途径对肺血管内皮细胞ROS 水平的影响从而影响细胞凋亡水平。提示烧伤后肺损伤过程中，Notch信号途径的激活可能是机体的自我保护机制，激活Notch信号途径可能是通过 Hes1-NOX4-ROS分子调控轴起保护性作用。将有可能解释烧伤早期肺损伤的分子机制，发现调控PVECs的 ROS生成与清除的关键位点，为防治烧伤早期肺脏损伤，提供新的策略和途径，具有重要的理论价值和潜在应用前景。