PINK1/Parkin介导的线粒体自噬在脓毒症急性肺损伤中的作用和机制

Studies have demonstrated that injuried mitochondria can be removed via mild mitophagy, however, it's unclear that whether the hypernomic mitophagy promotes mitochondria injury. The PINK1/Parkin pathway is important for mitophagy. Based on our previously studies, we found that: 1. suppression of PINK1 and mitophagy could attenuate lipopolysaccharide (LPS)-induced mitochondria injury in type II alveolar epithelial cells (AEC II), which indicated that hypernomic mitophagy result in mitochondria injury in sepsis-induced acute lung injury (SIALI); 2. LPS induced PINK1/Parkin dependent mitophagy via TNF-α; 3. supression of Bad could inhibits the translocation of Parkin to mitochondria; 4. LPS could induce AEC II necroptosis. According to these results, with molecular biological techniques, our study mainly focus on discussing that whether LPS could up-regulates PINK1 and promotes Parkin transposition respectively by TNF-α and Bcl-2 family proteins, to induce AEC II's mitochondria injury and necroptosis. In this study, we will investigate the effects and mechanism of PINK1/Parkin dependent mitophagy in SIALI.

适度的线粒体自噬可以清除损伤线粒体，但过度线粒体自噬是否对线粒体造成损伤则少有研究。PINK1/Parkin途径是线粒体自噬的重要途径。本项目前期证明：1.抑制线粒体自噬及PINK1表达可改善脂多糖（LPS）介导的肺泡II型上皮细胞（AECII）线粒体损伤，提示脓毒症急性肺损伤（SIALI）中过度线粒体自噬导致线粒体损伤；2.LPS通过TNF-α介导PINK1/Parkin线粒体自噬；3.抑制Bad表达可减少Parkin转位至线粒体，提示Bcl-2家族蛋白参与PINK1/Parkin线粒体自噬；4.LPS介导细胞坏死性凋亡。本课题将利用分子和细胞生物学方法，在细胞及整体水平查明LPS是否可通过TNF-α和Bcl-2家族蛋白，分别上调PINK1表达，促进Parkin转位，介导过度线粒体自噬，导致AECII线粒体损伤和坏死性凋亡，探讨PINK1/Parkin线粒体自噬在SIALI的作用及机制。

近年来有关线粒体自噬参与线粒体损伤的报道越来越多，但其具体机制尚未明确，而 PINK1/Parkin 依赖线粒体自噬促进线粒体损伤的报道甚为少见，而具体到脓毒症 ALI 中的研究更为空白。本研究以 LPS 诱导脓毒症 ALI 模型，从细胞和动物两个水平深入探讨 LPS 介导 PINK1/Parkin 依赖线粒体自噬 的机制，以及其在脓毒症 ALI 中线粒体损伤以及细胞坏死性凋亡的作用。通过本研究，阐明了 PINK1/Parkin 途径的线粒体自噬是介导 LPS 引起的线粒体损伤，LPS处理导致细胞和肺组织细胞凋亡增加，线粒体自噬增强，Bcl-2表达减少，Bad表达增加以及PINK11Parkin信号激活。Bcl-2的过表达和Bad敲除均可减轻LPS诱导的损伤，抑制细胞凋亡和线粒体吞噬，并提高生存率。 Atg5基因敲除（KO）抑制LPS诱导的细胞凋亡。此外，Bcl-2蛋白质通过直接蛋白质相互作用，通过调节Parkin从细胞质到线粒体的募集来调节线粒体。在Park2 KO细胞和Parkin-/-小鼠中进一步证实了这些结果。研究还将阐明Bcl-2蛋白通过调节PINK11Parkin信号传导途径来调节LPS诱导的ALI中的线粒体自噬.为 LPS 所致 ALI 的发病机制提供新的证据，为临床治 疗提供新的思路，为脓毒症ALI患者的治疗策略研究提供新见解。