调控PAI-1/TFPI微环境因素促进KGF-2刺激肺内干细胞增生修复肺损伤的机制研究

Acute lung injury and ARDS are associated with high mortality, and limited in available medicine. The key to cure of ARDS is to balance lung inflammation, and reduce pulmonary capillary endothelium and alveolar epithelium permeability. During this process, endogenous lung derived mesenchymal stem cells proliferate and migrate to the injury area to repair lung damage. Our previous study showed KGF-2 promoted endogenous stem cell proliferation, deletion of TFPI deteriorated lung injury after LPS instillation and PAI-1 knockdown attenuated lung injury by P. aeruginosa challenge. Based on previous signaling transduction study, by using transgenic mice, small molecular inhibitor and fluorescence-based in vivo tracking system, we propose that KGF-2 stimulates endogenous stem cell proliferation and migration through FGFR-PI3K-Rac-1-JNK signaling pathway. Deletion of PAI-1 may promote endogenous stem cell migration through TLR4/P38/RhoA/JNK pathway, while deletion of TFPI may reduce lung repair through inhibition of migration. The current study will clarify key mechanism of lung derived endogenous stem cell proliferation, migration, colonization and differentiation, and offer new solutions to ALI/ARDS treatment.

急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征仍有较高的病死率，而且目前缺乏有效的药物治疗措施。肺损伤治疗的关键是调节肺内失控的炎症反应，改善肺血管内皮和肺泡上皮的通透性，而在这个过程中，肺内源性干细胞增生后移行到肺损伤实质部位修复肺血管内皮和肺泡上皮有重要作用。我们先前发现KGF-2可以促进肺内来源的干细胞增生，组织因子通路抑制剂（TFPI）敲除后肺损伤加重，但凝血酶原复合物抑制剂PAI-1敲除后会引起早期肺损伤减轻，外源性干细胞肺内滞留增加。基于先前的信号传导研究，利用转基因动物和小分子药物干预，以及在体荧光细胞追踪系统，我们提出KGF-2通过FGFR-PI3K-Rac-1-MEKK信号传导途径诱导肺内源性干细胞增生，调控肺内微环境中的PAI-1和TFPI促进内源性干细胞的活性和迁移，加快修复损伤的肺组织。本研究将明确肺损伤后修复过程中内源性干细胞增殖分化和迁移的关键机制，为肺损伤的治疗提供新的思路。

急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征发病率高，病死率重，目前仍缺少有效的药物治疗。本研究中我们对促进早期修复的关键环节进行了大量而深入的研究。发现纤溶酶原激活物抑制物-1（PAI-1）对预测重症肺炎的发生和转归有重要的指导意义，PAI-1通过活化中性粒细胞PECAM/MAPK/PI3K信号通路介导LPS急性肺损伤的发生。发现组织因子途径抑制剂（TFPI）是保护内皮屏障完整性、减轻肺损伤的关键因素。PAI-1和TFPI敲除小鼠体内实验均发现肺损伤加重，PAI-1和TFPI是间充质干细胞（MSCs）治疗急性肺损伤的重要调节因子。首次报道成纤维细胞生长因子10（FGF10）可促进大鼠肺内源性间充质干细胞（LRMSC）的增殖和动员，参与免疫调控，通过抑制NF-κB炎症通路、激活PI3K/Akt信号通路减轻铜绿假单胞菌肺炎小鼠模型的急性炎症水平，促进早期修复。进一步研究发现迷走神经及其烟碱乙酰胆碱受体α7（α7nAChR）通过FGF10的表达促进肺内源性干细胞再生，参与损伤修复。发现血管内皮细胞中BMP4通过调控FoxM1表达参与LPS诱导的急性肺损伤中血管内皮的再生和修复过程。另外发现间充质干细胞可以调控Tregs/Th17平衡、与巨噬细胞通过HVEM-BTLA信号通路互作调控固有和适应性免疫应答，促进肺损伤后早期修复。我们比较了不同来源的MSCs，发现与绒毛膜来源的MSCs相比，骨髓来源的MSCs在萘介导的气道损伤模型中具有更好的治疗潜能，主要与CXCL12促进干细胞迁移有关。在治疗方面，我们发现人绒毛膜来源MSCs联合利拉鲁肽可通过cAMP/PKAc/β-catenin信号通路减轻急性肺损伤，促进II型肺泡上皮的再生和FGF10的表达；发现间充质干细胞上清制成的冻干粉（MSC SLP）通过抑制IL-6-p-STAT3-p63-JAG2通路有效减轻炎症反应，促进了上皮细胞增殖，改善博来霉素相关急性肺损伤。本研究揭示了肺损伤后修复过程中内源性干细胞增殖、分化、迁移的关键环节，为临床上肺损伤/ARDS的治疗提供了新思路。