ECM水凝胶调控Sirt1/p53通路减轻重症胰腺炎肺损伤的机制研究

Acute pancreatitis associated lung injury is the main cause of early death in patients with severe acute pancreatitis (SAP). Uncontrolled apoptosis of alveolar epithelial cells is associated with the progression of lung injury. The components and structures of the extracellular matrix (ECM) hydrogels can provide the most natural extracellular microenvironment and might be involved in the regulation of cell apoptosis and damage repair with unknown mechanism. Our previous study found that excessive apoptosis of alveolar epithelial cells was inhibited and lung injury was reduced in SAP by injecting lung ECM hydrogels into the mice lung accompanying with elevated Sirt1, a key molecule in apoptosis regulation. Previous studies have shown that Sirt1 can inhibit the apoptosis of cells by decreasing the level of p53 acetylation. We assume that ECM can inhibit the apoptosis of alveolar epithelial cells by regulating the Sirt1/p53 signaling pathway in APALI. In order to verify this assumption, we use cultured alveolar epithelial cells, wild type and Sirt1 knockout mouse model to study the role of ECM hydrogel in the apoptosis of alveolar epithelial cells in vivo and in vitro. We also intend to study the role of Sirt1/p53 signal pathway in the above process which might provide a theoretical basis for the treatment of ECM hydrogel for APALI.

肺损伤是重症急性胰腺炎（SAP）早期死亡的主要原因，肺泡上皮细胞过度凋亡是肺损伤重要的病理生理特点。胞外基质（ECM）水凝胶能提供最天然的胞外微环境，可参与细胞凋亡、损伤修复等过程，但其相关机制尚待阐明。我们前期研究发现，将肺ECM水凝胶注射到SAP小鼠肺部，肺泡上皮细胞过度凋亡受到抑制，肺损伤减轻，同时还观察到细胞凋亡调控关键分子Sirt1的表达增加。既往研究表明Sirt1可通过降低p53乙酰化而抑制细胞凋亡，据此我们设想，ECM水凝胶通过调控Sirt1/p53信号通路而抑制肺泡上皮细胞过度凋亡。为验证该设想，本研究首先制备肺ECM水凝胶并验证其组织相容性，再以肺泡上皮细胞系、野生型和Sirt1基因敲除小鼠为研究对象，体内、体外探究ECM水凝胶对肺泡上皮细胞凋亡的调控，明确Sirt1/p53信号通路在其中的具体作用，为ECM水凝胶用于重症胰腺炎肺损伤治疗提供理论依据。

放射性肺损伤是临床胸部肿瘤放射性治疗的主要副作用，限制了放射治疗的使用时间和范围。早期局部炎症和晚期组织纤维化是放射相关肺损伤的主要病理生理过程。这其中，上皮细胞间质化在肺组织纤维化中起到了重要的作用。胞外基质（ECM）水凝胶能提供最天然的胞外微环境，可参与细胞凋亡、损伤修复等过程，但是否对放射性肺损伤的作用尚不明确。为明确这一问题，我们先制备肺ECM水凝胶并验证其组织和细胞相容性，摸索通过气管内注射ECM水凝胶的合适剂量，再以放射性肺炎大鼠为研究对象，将一定剂量的肺ECM水凝胶注射到放射性肺炎大鼠肺部，体内探究ECM水凝胶对肺泡上皮细胞间质化水平的调控，观察肺组织病理损伤程度和肺纤维化程度。我们的研究发现，气管内注射500μl 肺 ECM 水凝胶可以较均匀分布到肺泡表面，同时不会对大鼠的血氧分压产生明显影响。局部注射肺ECM水凝胶可以减轻放射性肺损伤局部组织病理损伤程度，减少肺水肿，降低肺组织局部和血中炎性因子含量和氧化应激水平。Masson’s 染色提示肺组织纤维化程度较对照组明显减轻。进一步研究发现，局部注射肺ECM水凝胶是通过降低上皮细胞间质化而对肺纤维化起到治疗作用的，注射了肺ECM水凝胶后，上皮细胞间质化标志物E-钙粘蛋白(E-cadherin),α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA),S100和波形蛋白(Vimentin,)表达水平较对照组明显下降。这一研究表面胞外基质水凝胶具有抗炎、抗纤维化成分，且来源于天然组织，毒副作用较小，在炎性肺病的治疗中具有一定研究和应用前景。