自噬对大鼠肺移植术后缺血再灌注损伤的调控作用及其机制研究

Autophagy is a traditional conserved homeostasis process. Previous studies showed that ischemia and immediate reperfusion in heart, kidney and so on can trigger elevated autophagic flux, and intervention of autophagic flux could affect I/R injury. Whether autophagy participates in lung I/R injury pathophysiological process and what's the role of autophagy in lung I/R injury is unknown. Our primary indicated that the autophagic flux was elevated during ischemia period, and was significant enhanced during reperfusion in a rat lung I/R injury model.Inhibition of autophagy by 3-MA ameliorated lung I/R injury and 3-MA precondition reduced cleaved caspas-3 and apoptosis. However,the effcet of autophagy on the lung I/R injury after lung transplantation and it's mechaninsm was unknown.In this project, rat lung transplantation model in vivo and lung microvascular endothelial cell cultural techniques in vitro are used to simulate the donor's lung I/R injury after lung transplantation. Our subject is designed to detect the effect of ischemia and reperfusion on autophagy in rat lung transplantation,clarify the correlation of autophagy and lung I/R injury, and to elucidate the core signaling of the autophagy in the lung I/R injury. We try to explore a method to regulate autophagy to maintain the homeostasis of pulmonary vascular endothelial cells, reduce cell apoptosis, improve lung I/R injury, to provide new ideas for the treatment of I/R injury after lung transplantation.

自噬作为一个新发现的细胞自稳过程参与了多种器官的缺血再灌注（I/R）损伤，而其在肺组织I/R中的作用尚无报道。申请者前期研究首次发现抑制自噬可减轻大鼠肺组织I/R后细胞凋亡、改善肺功能，自噬在大鼠肺原位热缺血再灌注损伤中起到了重要作用。然而，自噬在肺移植供肺组织I/R损伤中的作用尚不明确。本项目拟采用大鼠肺移植、肺微血管内皮细胞体外培养模拟供肺I/R损伤，从体内、体外两个方面入手，研究肺移植术后供肺自噬水平的变化、自噬在供肺组织细胞凋亡和I/R损伤中的作用；寻找自噬调控的核心通路及分子生物学机制，探索调控自噬水平来维持肺血管内皮细胞内稳态，减轻细胞凋亡，改善供肺I/R损伤，为治疗肺移植术后I/R损伤提供新的思路。

自噬作为一个新发现的细胞自稳过程参与了多种器官的缺血再灌注（I/R）损伤，而其在肺移植I/R中的作用尚无报道。本项目从体内、体外两个方面入手，首先在大鼠原位肺移植模型中，证实随着供肺冷缺血后即有自噬水平升高，再灌注后自噬明显升高，在再灌注后6h达到高峰，后逐渐下降。自噬水平的上升伴有供肺细胞凋亡水平的升高，肺损伤明显加重，抑制自噬，可以减轻供肺细胞凋亡，改善肺功能，减轻肺损伤；激活自噬则会促进供肺细胞凋亡，加重肺功能损伤。其次，针对肺组织血气屏障最主要的微血管内皮细胞，通过大鼠微血管内皮细胞缺氧复氧模型，我们发现：3-MA通过抑制自噬能够显著抑制细胞增殖，降低内皮迁徙能力，增加缺血诱导的内皮细胞凋亡，自噬在缺血过程中可能起到了细胞保护作用。相反，在复氧过程中：3-MA通过抑制自噬能够促进细胞增殖，提高内皮迁徙能力，抑制缺血诱导的内皮细胞凋亡，自噬在复氧过程中可能起到了细胞损伤作用。验证了自噬在缺氧复氧损伤中的双重作用，在不同的自噬水平，自噬起到了不同的作用，且证实其双重作用的具体机制可能与BCL-2蛋白及其细胞信号通路相关。并使用Ad-Rat Beclin-1-shRNA下调自噬相关基因Belclin-1，发现抑制自噬能够显著抑制细胞增殖，降低内皮迁徙能力，增加缺血诱导的内皮细胞凋亡，证实自噬在缺血过程中可能起到了细胞保护作用。相反，在复氧过程中：3-MA通过抑制自噬能够促进细胞增殖，提高内皮迁徙能力，抑制缺血诱导的内皮细胞凋亡，自噬在复氧过程中可能起到了细胞损伤作用。再次验证了自噬在缺氧复氧损伤中的双重作用。本项目首次以肺移植术后I/R为研究目标，以自噬为切入点，从体内、体外两个方面入手，研究肺移植术后供肺自噬水平的变化、自噬在供肺组织细胞凋亡和I/R损伤中的作用；发现了自噬水平变化的峰值时间位点，发现并验证了自噬在缺氧复氧损伤中的双重作用，并找到了其可能的调控通路，为探索调控自噬水平来改善供肺I/R损伤，治疗肺移植术后I/R损伤提供了新的思路。