PI3K介导的细胞自噬在矽肺纤维化中的作用研究

China is one of the most serious countries in dust hazard. Pneumoconiosis still does not have special treatment mainly because of its pathogenesis still not clear. Silicosis is one of the most harmful pneumoconiosis. Researches indicated that alveolar macrophages (AMs) are the main target cells in dust effects. However, the cell apoptosis theory can't fully explain the pathogenesis of silicosis. Autophagy is a defensive or cell survival mechanism. Changing autophagy process or autophagy defects may cause diseases. But there is no direct evidence proving the relationship between autophagy and silicosis. This study used both of population study and animal experiments to discuss the functions of autophagy in the occurrence and development of silicosis. Autophagy, the expression of mRNA and protein level of PDK1, Akt and mTOR mediated by PI3K-Ⅰ, Beclin1 mediated by PI3K-Ⅲ of AMs from lung lavage recovery liquid of silicosis observers and patients at stageⅠ,Ⅱand Ⅲ will be determined. Also, autophagy, the expression of mRNA and protein level of PDK1, Akt, mTOR, Beclin1, PI3K of AMs and lung tissue from silicotic model rats in different fibrosis stages after instilling silica do. The present study purposes to describe the pathogenesis of silicosis with new point of view which will provide theoretical basis for silicosis intervention in early period.

我国是粉尘危害最严重的国家之一，尘肺至今还没有特效治疗方法，主要是因为其发病机制尚不清楚。矽肺是尘肺中危害最严重的一种，研究表明，肺泡巨噬细胞是粉尘作用的主要靶细胞，然而，细胞凋亡学说并不能充分说明矽肺纤维化的发病机制。自噬是细胞的一种防御性或生存机制，改变自噬过程或自噬的缺陷可能会导致疾病的发生。但还没有直接的证据说明自噬与矽肺纤维化之间的联系。本项研究采用人群研究和动物实验相结合的方法探讨自噬在矽肺发生发展过程中的作用，对接尘观察对象、不同期别矽肺患者肺灌洗回收液中巨噬细胞以及矽肺模型大鼠染尘后不同纤维化程度肺组织和肺泡巨噬细胞进行自噬的检测，并检测分析Ⅰ型PI3K介导的Akt-mTOR、Ⅲ型PI3K介导的Beclin1和 ROS-mTOR信号通路关键分子的mRNA和蛋白表达水平，探讨矽尘刺激时自噬发生的主要分子机制。本研究以新的视角探讨矽肺发病机制，将为矽肺早期干预提供理论依据。

我国仍然是尘肺危害最严重的国家，尘肺至今还没有特效治疗方法，究其原因，主要是其发病机制尚不清楚。进一步探讨尘肺的发病机制，对尘肺病的早期预防具有重要意义。本研究通过人群研究和动物实验相结合的方法探讨自噬在矽肺发生发展中的作用，对矽肺观察对象、不同期别矽肺患者肺灌洗回收液中巨噬细胞以及矽肺模型大鼠不同纤维化程度肺组织和肺巨噬细胞进行自噬的检测，分析PI3K介导的Akt-mTOR、Beclin1和 ROS、mTOR信号通路关键分子的蛋白表达水平，探讨矽尘刺激时自噬发生的主要分子机制。结果显示，随着尘肺期别增加自噬有增高的趋势，提示尘肺患者AMs自噬活性增加。壹、贰、叁期尘肺患者的Beclin1表达量较接尘观察对象增加，而p-mTOR较接尘观察对象减少，贰、叁期Beclin1表达量与壹期相比增加，而p-mTOR比壹期减少（P＜0.05）。提示，Beclin1与mTOR在尘肺纤维化的形成过程中参与自噬活动的调节。动物实验结果显示，雷帕霉素组在染尘不同时期胶原面积不断增加；TNF-a、TGF-β在给药时期含量呈现上升趋势，停药后的60天含量明显下降，90天时再次升高；IL-10活性各时期比模型组低；LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值呈升高趋势，且不同时期的LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值均比模型组高；Beclin1的蛋白表达与LC3的变化趋势一致；AKT和PDK1蛋白含量均比模型组高（P<0.05）。3-MA组胶原纤维面积比模型组低；TNF-a、TGF-β含量在各时期均比模型组低；IL-10在各时期比模型组高； LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值在7天、14天和28天、60天时与模型组和雷帕霉素组有差异，90天时各组间无差异；Beclin1的蛋白表达与LC3的变化趋势一致；AKT蛋白含量随着染尘时间呈现上升趋势，且各个时期蛋白含量均比模型组低（P＜0.05）。肺泡巨噬细胞NR8383体外培养并NAC干预后，NAC组与矽尘组相比，TNF-α表达下降，TGF-β组间比较无差异；各组间LC3蛋白的表达不同（P＜0.05）。LY294002组TNF-α和TGF-β的含量均增高；矽尘组LC3蛋白表达最高，LY294002组表达最低（P <0.05）。提示矽尘诱导大鼠肺泡巨噬细胞NR8383自噬表达增加，NAC可能对矽尘诱导自噬的早期更为重要，PI3K/Akt信号通路在矽尘诱导肺泡巨噬细胞自噬中具有重要作用。