胸膜间皮细胞中calpain胞内活化TGF-beta 1致细胞外基质重建在结核性胸膜纤维化中的作用

Tuberculous pleurtis is liable to have fibrotic alteration such as fibrous adhesion, encapsulated effusion and pleural thickening, and malignant pelurtis is not. Transforming growth factor bata 1 (TGF-beta 1) is considered to be the most impotrant factor in the pathogenesis of fibrosis. But there is no significant difference in the levels of TGF-beta 1 between tuberculous pleural effusion and malignant pelural effusion. Thus, the role of high level of TGF-beta 1 of pleural effusion in the pathogenesis of pleural fibrosis is to be challenged. In traditional opinion, TGF-beta 1 signaling pathway can be activated by excellular active TGF-beta 1, but recently researches found a new intracellular TGF-beta 1 signaling pathway which can be activated by intracellular active TGF-beta 1. Our previous study found calpain induced intracellular activation of TGF-beta 1 plays a critical role in pulmonary artery remodeling of hypoxia and monocrotaline induced pulmonary hypertension. Our preliminary results showed that tuberculous pleural effusion induced increase of collagen I synthesis by activation of intracellular TGF-beta 1 via calpain in pleural mesothelial cells. So, we hypothesized that intracellular activation of TGF-beta 1 through calpain plays a pivotal role in tuberculous pleural fibrosis. In this project, we will confirm this hypothesis and try to find a new target for the treatment of tuberculous pleural fibrosis.

结核性胸膜炎很容易发生纤维化性病变。TGF-beta 1是纤维化的最关键因子，但TGF-beta 1在结核性与恶性胸腔积液中的水平并无差异，而后者较少发生纤维化性病变，所以难以完全用细胞外高水平TGF-beta 1诱发纤维化来解释，因为传统观念认为TGF-beta 1信号通路必须由细胞外活化的TGF-beta 1启动。近年发现，TGF-beta 1存在新的细胞内活化通路。申请者的研究已证实calpain 细胞内活化TGF-beta 1并在肺动脉高压肺血管重建中起重要作用，预实验发现结核性胸腔积液通过激活胸膜间皮细胞内calpain使TGF-beta 1在细胞内活化并促进胶原生成，这些新发现为破解上述临床现象提供了契机。本项目拟进一步验证"胸膜间皮细胞内calpain/TGF-beta 1通路致细胞外基质重建并诱发胸膜纤维化"的创新性假说，探讨抑制calpain防治胸膜纤维化的新策略。

结核病是威胁发展中国家人民健康的重要疾病，其中结核性胸膜炎好发于中青年，且容易形成包裹性胸腔积液、胸膜增厚等以胸膜纤维化为病变基础的并发症或后遗症。胸膜纤维化一旦形成则难以逆转，严重影响患者的生活质量。因此，探索结核性胸膜纤维化的发病机制及其防治措施有着重要的意义。我们及他人的既往研究证实calpain（钙蛋白酶）可以促进胶原生成，并在纤维化疾病的发生中起重要作用；我们的前期实验也提示calpain可能在胸膜间皮细胞的胶原生成中起作用，因此，为证实calpain在结核性胸膜纤维化中的作用，本项目完成了①临床研究：收集结核性胸膜炎患者及恶性胸膜炎患者的胸腔积液、血标本，检测其中表皮生长因子（EGF）、血管紧张素转化酶（ACE）等的水平。②细胞水平研究：选取血管紧张素II、EGF进行细胞水平的研究，观察他们对活化胸膜间皮细胞细胞内calpain 的能力、对细胞内外TGF-beta1水平的影响、对细胞分泌胶原的影响。③动物模型研究：复制大鼠胸膜纤维化模型，使用calpain抑制剂干预，并判断抑制calpain对胸膜纤维化的治疗作用。..主要结果有：①与恶性胸腔积液、及结核性胸膜炎患者血清比较，结核性胸腔积液激活胸膜间皮细胞内calpain的能力明显增强，诱导细胞内活化型TGF-beta1的产生，并促进胸膜间皮细胞合成胶原。②ACE在结核性胸腔积液中的水平明显高于恶性胸腔积液。③结核性胸腔积液中高水平的ACE及血管紧张素II，通过活化血管紧张素II的I型受体（AT1R）而启动细胞内通路，从而导致胸膜间皮细胞内calpain活化、胶原合成增加。④动物模型结果证实，阻断calpain活性，可以减轻胸膜纤维化。..项目的研究意义：①阐明了结核性胸腔积液诱导胸膜间皮细胞合成胶原中calpain的作用；②阐明了结核性胸腔积液中诱导calpain活化的因子及其初步机制；③动物模型证实，抑制calpain活化可以减轻胸膜纤维化。研究结果对“结核性胸膜炎容易形成胸膜纤维化”的科学问题提供了一个新的解释，并为临床上防治胸膜纤维化的发生提供了一个新的靶点。