肺泡上皮细胞p62聚集在超细颗粒物诱导肺纤维化中的作用及机制研究

Particulate matter (PM) is one of major ingredients in Haze-Fog associated with human health. Studies indicate ultrafine particles (UFPs) is more toxic than PM2.5. Thus, it is crucial to elucidate the pathogenic mechanism of UFPs. In our previous study, we successfully built UFPs-induced pulmonary fibrosis (PF) model, and found that UFPs can entered into alveolar epithelial cells (AECs) directly. Taken the important role of AECs in PF into consideration, this study explores the mechanism of UFP-induced PF based on AECs damage. Our previous investigation showed that UFPs stimulated AECs p62 accumulation via multiple mechanisms. To further explore the role and mechanism of AECs p62 accumulation in UFPs-induced PF, this study will 1) identify the role of p62 in UFPs-induced PF by downregulating p62 level in lung tissues of mice , 2) find AECs cellular behavior or function regulated by p62 accumulation with molecular biology and gene interference techniques, 3) investigate the transcription factor and signal pathway involved in transcriptional regulation of p62 by chip in combination with bioinformatics. We expect this study to uncover the role of p62 accumulation in UFPs-induced PF from the viewpoint of AECs damage. Our study will shed light on the new mechanism of UFPs-induced PF, and provide a theoretical foundation to search for the target of prevention and therapeutic treatment.

颗粒物是雾霾中危害健康的主要成分之一。超细微颗粒（UFPs）比PM2.5毒性更大，因此，研究UFPs的毒性机制尤为迫切。前期研究成功建立UFPs诱导肺纤维化模型，并发现UFPs能被肺泡上皮细胞（AECs）直接吞噬。鉴于AECs在肺纤维化发生中的重要作用，本项目从AECs角度探究UFPs诱导肺纤维化机制。前期研究发现UFPs通过多种机制诱导肺泡上皮细胞p62聚集，因此本项目拟通过下调小鼠肺组织p62表达明确p62在UFPs诱导肺纤维化的作用；利用分子生物学和基因干扰技术筛选确定p62聚集调控的AEC细胞行为和功能；进一步结合转录因子芯片及生物信息学，探索调控p62转录的关键转录因子和涉及的信号通路。项目研究预期从肺泡上皮细胞损伤角度解析p62参与UFPs诱导肺纤维化的分子基础。研究结果有助于探索阐明UFPs诱导肺纤维化的新机制，为寻找防治靶点提供理论基础。

普遍认为，纳米级的超细颗粒物和细颗粒物相比，毒性更大。前期研究证实，纳米级的颗粒物（本项目主要选择最常见的纳米二氧化硅）可以靶向定位于肺泡上皮细胞，因此本项目主要探讨肺泡上皮细胞p62聚集在超细颗粒物诱导的肺纤维化中的作用及机制开展深入研究。我们成功建立了纳米二氧化硅诱导肺纤维化的模型，体内外证实了肺泡上皮细胞p62在暴露后聚集。此外，我们发现p62 mRNA的稳定性未受影响，而启动子区组蛋白H3第9位和第18位赖氨酸乙酰化以及组蛋白H3第4位赖氨酸的二甲基话明显增加，转录活性增加(Nrf2是其转录因子)。此外，我们也证实纳米二氧化硅可以通过早期内体-溶酶体途径被溶酶体吞噬，影响溶酶体酸化功能，抑制其降解能力，阻断自噬流，抑制了自噬底物p62，从蛋白质降解层面促进了p62的聚集。采用cAMP激活剂进行预干预，促进溶酶体酸化，可以有效加快自噬流，减轻p62的聚集。以上两个机制共同导致p62的聚集，p62聚集后促进nfkb的活化，启动肺泡上皮细胞的炎症反应（启动肺纤维化的关键中间过程）。. 肺泡上皮细胞凋亡也是启动肺纤维化的关键过程。同样，溶酶体酸化抑制引起的自噬流阻断，诱导细胞凋亡的发生，加快自噬流，可以抑制凋亡和肺纤维化的发生。此外，我们发现，纳米二氧化硅可以通过JNK信号通路活化，促进SIRT1蛋白质的降解，且影响的主要是核内SIRT1的表达水平，p53的乙酰化和细胞质定位增加，最终，启动线粒体凋亡，细胞色素C从线粒体释放到细胞质。过表达SIRT1，可以抑制p53的乙酰化及其细胞质定位，细胞凋亡同样被抑制。目前，超细颗粒物对溶酶体损伤的深入分子机制，缺乏研究。我们通过文献推测，SIRT1降解可能是和溶酶体损伤有关。我们初步实验数据证实，过表达SIRT1，溶酶体酸化回复，自噬流加快。我们的研究证实：溶酶体损伤是纳米级颗粒诱导肺纤维化的关键步骤，后期需要深入探讨相关的分子机制。