Nrf2在甲基苯丙胺慢性肺毒性大鼠氧化应激/内质网应激中的作用及机制研究

Methamphetamine is one of the most seriously abused drugs in the world. The most widespread distribution of MA is in the lungs. Drug abuse resulted in lung injury, lung function decline, even and death. Pulmonary toxicity is the main death reason of MA, so that it should be paid more attention to the molecular mechanism of pulmonary toxicity induced by MA. In our preliminary study, it was found inflammatory cells infiltration into the lung, the wall thickening of pulmonary arterioles, Nrf2 down-regulation by MA. Nrf2 is a key factor in antioxidant stress. There is a relationship between Nrf2 and PERK/elF2α signaling pathway. These results are suggested that oxidant stress/ endoplasmic reticulum stress may take a part in the pulmonary toxicity induced by MA. However, it is not clear about its exact pathogenesis. The project was designed to investigate: ①the chronic toxic effect on the lung tissue and pulmonary arteries; ②the effect of long-term usage of MA on the oxidant stress/ endoplasmic reticulum stress in rat lungs. ③ The role of Nrf2 in oxidant stress/ endoplasmic reticulum stress in the pulmonary toxicity induced by MA, with the molecular biological technology, such as gene knockout, immunofluorescense and so on. The project will further study the mechanism of MA-induced pulmonary toxicity, probe the drug target, and provide an important experimental evidence for clinical prevention. And it is of a certain clinical significance.

甲基苯丙胺（MA）又称冰毒，是全球滥用严重的毒品之一，其在体内分布浓度最高的器官是肺脏，长期滥用引起慢性肺毒性是其致死的主要原因之一。目前有关MA研究主要集中在心和脑，而肺脏损伤很少被关注，故探索MA慢性肺毒性机制将成为该领域研究的新热点。我们前期研究发现：MA诱发大鼠肺组织炎性改变，肺小动脉壁增厚， Nrf2蛋白下调。Nrf2是抗氧化应激反应中的关键因子，Nrf2与PERK/elF2α信号通路相关联，提示氧化应激/内质网应激有可能参与了甲基苯丙胺慢性肺毒性的发病机制，但确切机制尚不明确。本课题拟采用基因敲除、免疫荧光等技术探讨：①MA对肺组织和肺血管的慢性毒性作用②MA慢性毒性对大鼠肺内氧化应激与内质网应激的影响③Nrf2在MA慢性肺毒性氧化应激/内质网应激中的作用研究。本项目深入研究MA慢性肺毒性的发病机制，探索药物治疗靶点，为新药研究和临床治疗提供重要的实验依据，具有一定的社会意义。

甲基苯丙胺（MA）又称冰毒，是全球滥用严重的毒品之一，其在体内分布浓度最高的器官是肺脏，肺动脉高压病人中约28.9%的特发性肺动脉高压病人有MA等苯丙胺类兴奋剂滥用病史，故探索MA慢性肺毒性机制已成为该领域研究的新热点。本课题组在整体和细胞水平通过分子生物学等实验技术探讨：①MA对肺组织和肺血管的慢性毒性作用；②MA慢性毒性对大鼠肺内氧化应激氧化应激/内质网应激中的作用研究；③Nrf2在MA慢性肺毒性氧化应激/内质网应激中的作用研究。我们通过研究发现：长期滥用甲基苯丙胺MA可抑制大鼠体重增长，增加肺动脉压力，促进右心室肥厚和肺动脉重构，从而引起肺毒性。MA增加胞浆蛋白Nrf2的表达，但明显的抑制Nrf2在核蛋白的表达，即MA显著增加Nrf2在胞质蛋白和核蛋白的相对比例，这表明MA明显抑制Nrf2从胞浆转位到细胞核。MA明显抑制Nrf2的靶基因GCLC和HO-1的表达，上调SOD2蛋白，表明慢性暴露于MA能抑制Nrf2介导的抗氧化防御系统,进而加重氧化应激。PERK的过表达与快速磷酸化，使eIF2磷酸化并激活PERK/eIF2/ATF4信号通路。这种慢性刺激引起持续性内质网应激ERS，进而通过增加CHOP、bax、caspase 3、caspase 12和减少bcl-2的表达,进一步诱导细胞凋亡,提示内质网应激和细胞凋亡通过PERK- eIF2α-CHOP信号参与了甲基苯丙胺诱导的慢性肺损伤。然而，这些变化是可以通过抗氧化剂TBHQ上调Nrf2的表达而逆转的。提示氧化应激/内质网应激有共同作用参与甲基苯丙胺慢性肺毒性的发病机制，即长期滥用MA可能通过Nrf2通路改变机体的氧化还原状态，长时间持续刺激使PERK/elF2α过度磷酸化，使内质网应激过度激活，加重氧化应激，导致不适当的炎症反应和凋亡的发生，进而诱发肺组织慢性炎症和肺血管重构的毒性作用，而PERK/Nrf2有可能是氧化应激和内质网应激之间相互关联的关键作用位点。本项目在研究MA慢性肺毒性的发病机制，探索药物治疗靶点，以及新药研究和临床治疗方面提供重要的实验依据，具有一定的社会意义。