p120-连环蛋白SUMO化在肺血管通透性中的作用及机制研究

Sepsis is the most common reason for acute lung injury. Acute lung injury is characterized by lung massive inflammation and vascular hyperpermeability which leads to protein-rich lung edema and loss of lung function. Adherens junctions (AJs) are the primary intercellular junctions responsible for endothelial barrier function. Homophilic adhesion of vascular endothelial (VE) cadherin forms Adherens junctions, which are stabilized by binding of p120-catenin. p120-catenin dissociation from VE-cadherin results in loss of endothelial barrier function and vascular hyperpermeability; however, the molecular signaling mechanisms regulating p120-catenin dissociation from VE-cadherin are not understood. Our preliminary data demonstrated that sumoylation of p120-catenin was rapidly occurred in response to inflammation stimuli and p120-catenin sumolyation may play an important role in the regulation of vascular endothelial permeability. The objective of this project is to study the role of p120-catenin sumolytion in the pathogenesis of lung injury and edema during sepsis. Increased p120-catenin sumoylation may be a crucial and initial event of pulmonary vascular hyperpermeability. Completion of these studies will provide new insights into the molecular mechanisms controlling vascular endothelial barrier function and identify p120-catenin sumoylation that may be appropriate therapeutic targets for ameliorating lung edema during sepsis.

急性肺损伤是脓毒症严重的并发症，其特征为肺部广泛炎症、肺毛细血管通透性增加导致的高蛋白性肺水肿及肺功能丧失。血管内皮屏障的完整性主要由内皮细胞间粘着连接维持, 该结构通过VE-钙粘蛋白的同种附着力连接相邻内皮细胞。p120-连环蛋白通过与VE-钙粘蛋白结合对内皮细胞间粘着连接起重要的稳定作用。p120-连环蛋白与VE-钙粘蛋白解离导致内皮细胞间粘着连接破坏、毛细血管通透性增加，然而其分子信号调节机制尚不清楚。最近我们发现炎症刺激可致p120-连环蛋白SUMO化，预实验表明p120-连环蛋白SUMO化对内皮细胞通透性具有重要的调节作用。本实验将研究p120-连环蛋白SUMO化在脓毒症肺损伤肺水肿的发生发展的作用。提出p120-连环蛋SUMO化增加是肺血管通透性增加的始动机制的新理论。通过广泛探讨其可能的分子机制，将为急性肺损伤肺水肿的治疗提供新思路。

1. p120-连环蛋白（Catenin）SUMO化影响内皮屏障功能: 我们的研究发现炎症介质凝血酶（Thrombin）诱导p120的SUMO化，p120 SUMO化进一步导致其与血管内皮-钙黏素结合，降低血管内皮的屏障功能。p120的SUMO化受UBC9和SENP1的调节。阻止p120 K421/K486 SUMO化可完全改善炎症介质诱致的血管内皮屏障功能损害，降低内皮细胞通透性。在人体血管内皮细胞，先用干扰RNA剔除p120，然后表达野生型p120、p120 K421R、p120 K486R或p120 K421R/K486R。双位点突变可完全阻止炎症介质凝血酶诱致的p120 与血管内皮-钙黏素解离，降低跨内皮细胞电阻及内皮细胞通透性。我们首次培育出成年诱导性内皮细胞p120剔除小鼠，采用liposome基因转运技术，将野生型p120或p120 K421R/K486R 成功地选择性导入成年内皮细胞p120剔除小鼠的肺血管内皮细胞。发现野生型p120 可逆转未处理小鼠的血管通透性增高。重要的是导入p120 K421R/K486R 几乎完全阻止脓毒症（CLP模型）或类凝血酶多肽片段诱致的血管通透性增加，明显降低肺水肿发生。这些结果表明选择性抑制p120 SUMO化可能成为治疗及预防肺水肿的重要手段。.2. Rab11a GTP酶失活促进巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的吞噬作用:我们探讨了Rab11a 小GTP酶对于胞葬作用的调节，及对肺部炎症恢复的作用。发现Rab11a失活通过调节ADAM17依赖的细胞表面CD36表达促进巨噬细胞与凋亡细胞的粘附，从而启动对凋亡中性粒细胞的吞噬作用。研究结果表明抑制巨噬细胞Rab11a的活性对于激活肺部炎症损伤恢复具有重要意义。.3. GTP酶Rab1通过激活NLRP3炎症小体参与对炎症的调节: 本研究阐明脑中小GTP酶蛋白质Ras超家族相关蛋白Rab1a在脓毒症发生中对炎症小体激活和炎性组织损伤的作用。研究发现内毒素激活巨噬细胞中的Rab1a可以活化NLRP3炎症小体从而导致炎性肺损伤。抑制巨噬细胞中Rab1a的活性是治疗急性肺损伤的潜在靶点。.4. 异氟烷通过AMPK介导的ADAM17/Mer信号通路促进巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的吞噬作用: 研究表明吸入麻醉药异氟烷通过诱导巨噬细胞AMPK的磷酸化，减少细胞膜蛋白ADAM17的表达，增加