基于MKP-1/Nrf2/NF-κB调控肺泡上皮细胞屏障结构因子途径研究CoQ10对急性肺损伤的保护作用及机制

Acute lung injury (ALI) is a respiratory disease with high morbidity and mortality in veterinary clinic. At present, exploring effective measures and drugs for prevention and treatment of ALI is a research hotspot and difficulty in clinical veterinary medicine and medicine. In view of the scientific phenomenon that coenzyme Q10 (CoQ10) has obvious protective effect on lung injury in mice in the previous study, the research team established mice ALI model. While studying the regulatory effect of CoQ10 on oxidative stress and inflammatory factors, the protective effect of CoQ10 on ALI in mice was observed from a new perspective of improving alveolar epithelial barrier. Meanwhile, a mice alveolar epithelial cell injury model induced by LPS was constructed. CRISPR/Cas9 gene editing technology was used to knock out MKP-1, Nrf2, HO-1 and NQO1 genes, so as to further explore the mechanism of CoQ10 up-regulating E-cadherin, occludin and ZO-1 expression by regulating MKP-1/Nrf2 signaling pathway, which provide theoretical and experimental basis for the application of CoQ10 in the prevention and treatment of ALI in veterinary and medical clinical.

急性肺损伤（ALI）是兽医临床中动物的一种高发病率和高死亡率呼吸性系统疾病，目前探寻防治ALI有效措施及药物是临床兽医学和医学的研究热点与难点。针对前期研究中发现辅酶Q10（CoQ10）对小鼠肺损伤具有明显的保护作用这一科学现象，课题组建立小鼠ALI模型，在研究CoQ10对氧化应激和炎性因子调控作用的同时，重点从改善肺泡上皮屏障这一新的角度，观察CoQ10对小鼠ALI的保护作用，并构建LPS诱导小鼠肺泡上皮细胞损伤模型，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除MKP-1、Nrf2、HO-1及NQO1基因，进一步探究CoQ10通过调控MKP-1/Nrf2信号通路，以Nrf2为关键位点上调E-cadherin、occludin及ZO-1表达的作用机制，为兽医和医学临床中推进CoQ10在防治ALI中的应用提供理论基础和试验依据。

急性肺损伤（ALI）是兽医临床中常见的一种会严重危及生命的呼吸系统疾病。鉴于其发病率及死亡率极高，发病机制不明确，无法精准治疗的现状，深入研究ALI分子致病机制，开发探索有效治疗药物，是动物呼吸系统疾病防治领域亟待解决的难题。本研究通过建立小鼠ALI模型，给予不同剂量辅酶Q10（CoQ10）进行干预，从肺病理组织学及形态学观察、肺泡通透性和肺表面活性剂表达等方面，验证CoQ10对LPS诱导小鼠ALI的保护作用及剂量。进一步应用MKP-1、Nrf2和Drp1抑制剂，重点从改善肺上皮屏障这一新的角度，探究CoQ10保护LPS诱导小鼠ALI的分子机制。体外通过构建LPS诱导小鼠肺泡上皮细胞损伤模型，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除HO-1及NQO1基因，明确调控肺上皮屏障结构特异性分子的关键作用位点。结果表明，CoQ10主要通过激活MKP-1/Nrf2信号通路，增加HO-1和NQO1的表达，抑制Drp1 616位点磷酸化，阻断线粒体分裂，驱动线粒体融合，改善线粒体结构与功能损伤，削弱线粒体内源性细胞凋亡、氧化应激和NLRP3炎症反应，促使肺上皮屏障结构重塑及肺表面活性剂和AQP5的产生，减少肺上皮及毛细血管内皮通透性，缓解肺水肿及肺组织损伤，改善ALI。本研究为兽医和医学临床中推进CoQ10在防治ALI中的应用提供理论基础和试验依据，为ALI的防治靶点研究提供新视角和新思路。本项目共发表SCI论文7篇，中文核心论文3篇，专利1个，培养学术型硕士研究生2人。