Rab43甲基化介导巨噬细胞LC3吞噬作用调控ARDS的炎性机制

ARDS/ALI is an uncontrolled inflammation syndrome with diffuse alveolar severe damage and usually developing to respiratory failure. On one hand, autophagy disorder in alveolus macrophages (AMs) can induce excessive inflammation. On the other hand, we found that endotoxin treatment destroyed the normal function of the erythropoietin receptor (EPOR) and LC3-associated phagocytosis (LAP), while EPOR expression in AMs was regulated by Rab43, one of main Rab GTPase. Based on these data, our hypothesis in this project: Rab43 methylation can maintain-protect EPOR and LAP in AMs from damage, and control the inflammation levels in injured lung tissues. However, injured Rab43 and EPOR will induce LAP disfunction and uncontrolled inflammation in Lung. Methods: Rab43-/-, EPOR-/-, NOX2-/- knock-out mice, Rab43-/- /EPOR-/- , Rab43-/- /NOX2-/- double knock-out mice, m6A Methyltransferase activity assay, Interaction between Rab43 and MEETL3/14 by RNA Immunoprecipitation, Fireflyluciferase luciferase assay the 3’ or 5’ UTR of Rab43. Objective: Effect of lipopolysaccharides on the Rab43 methylation, macrophagy condition and LAP in AMs. Mechanism of regulation on the pulmonary inflammation by alveolus LAP-mediated by Rab43 demethylation. To investigate a new target and strategy for ARDS treatment and pathogenesis.

急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤（ARDS/ALI）指炎症失控导致弥散性肺泡损伤，常发展为呼吸衰竭，而肺泡巨噬细胞的自噬紊乱可诱发过度炎症；我组既往发现内毒素可损伤巨噬细胞的促红素受体（EPOR）及LC3相关吞噬作用（LAP），Rab43又可调节EPOR表达。由此提出假设：Rab43甲基化维护巨噬细胞的EPOR及LAP，控制肺组织炎症水平；而损伤可使其破乱及LAP失能，诱发肺炎症失控。该项目应用Rab43-/-、EPOR-/-或NOX2-/-鼠Rab43-/- /EPOR-/-或Rab43-/- /NOX2-/-双敲鼠、m6A甲基转移酶活性检测、RIP分析Rab43与MEETL3相互作用、荧光素酶报告基因分析Rab43末端UTR等，探索LPS对Rab43甲基化、巨噬细胞自噬及LAP的作用，Rab43去甲基化通过巨噬细胞的LAP作用调控炎症水平的机制，探索防治ARDS新机制、新靶点和新策略。

背景：急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是由急性肺损伤（ALI）诱导的严重肺部炎症，可引起炎症失控进而导致弥散性肺泡损伤及顽固性缺氧，进一步诱发全身炎症反应综合征（SIRS），发展为呼吸衰竭和多器官功能障碍综合征（MODS）；其病死率很高。既往发现肺泡巨噬细胞的吞噬功能及自噬紊乱可诱发机体的过度炎症；我们发现内毒素可损伤巨噬细胞的促红素受体（EPOR）及LC3相关吞噬作用（LAP）。提出科学假设：Rab43及甲基化维护巨噬细胞的EPOR及LAP，控制肺组织炎症；肺损伤可破坏EPOR和LAP稳态，诱发炎症失控。 主要研究内容：探索LPS对巨噬细胞Rab43mRNA的甲基化及炎症反应的作用机制；探索Rab43调控巨噬细胞EPOR-LAP 轴的作用机制；探索Rab43 调节巨噬细胞清除凋亡细胞功能及炎症反应。 项目的重要结果及关键数据（详见结题报告图表及说明）：研究发现：（1）LPS、rHMGB1 刺激可以降低Rab43在巨噬细胞的表达。敲除巨噬细胞Rab43可以抑制CD91胞内转运，降低细胞膜表面CD91的表达，巨噬细胞吞噬凋亡细胞的能力减弱。（2）敲除Rab43可损害MyD88泛素-蛋白酶降解途径和自噬水平，从而激活TLR4信号通路，致巨噬细胞炎症反应加重。（3）LPS刺激可激活肺泡巨噬细胞 EPOR，而eCIRP可降低EPOR表达，敲除EPOR后，巨噬细胞M2极性转化受阻从而致炎症失控，且不能被EPO所纠正。LAP在EPOR敲除的巨噬细胞中明显被抑制。 （4）Rab43、EPOR敲除后，ALI/ARDS 小鼠肺组织损伤和全身炎症加重，存活率降低。 项目的科学意义：该项目初步提示Rab43、EPOR-LAP轴介导肺巨噬细胞吞噬及自噬，可望进而作为未来防治ARDS的新机制及新靶点。