β-arrestins通过ER stress/Puma调控门脉高压性胃病的机制

Our previous study has demonstrated mucosal apoptosis is a significant pathological feature in portal hypertensive gastropathy (PHG), and the data had been published in Cell Res. In a just concluding the National Natural Science Foundation project, the results revealed the apoptosis is dependent on ER stress/Puma-induced mitochondrial apoptotic signal (Gastroenterology, in press). In further research, the data indicated that β-arrestins may regulate ER stress/Puma-mediated apoptosis signal, but the mechanism is unclear. Base on the above study, the applying project intends to investigate whether β-arrestins regulate the ER stress/Puma-mediated apoptosis signal in PHG using two portal hypertensive animal models by CCl4 induction and partial portal vein ligation in both β-arrestins and Puma knockout mice, and analyze the regulatory mechanism. Finally, the gastric mucosal samples of PHG patients were used to confirm the regulatory effect. The project is expected to reveal new molecular mechanism for PHG, and to provide scientific basis for development of new therapeutic drugs.

我们以前的研究已经证实了胃黏膜凋亡是门脉高压性胃病显著的病理标志（论文发表在Cell Res）。在刚刚结题的国家自然基金面上项目中，我们揭示了这种凋亡是依赖于ER Stress/Puma诱导的线粒体凋亡信号（Gastroenterology, in press）。在进一步的研究中，我们发现G蛋白偶联受体相关跨膜蛋白β-arrestins可能调控ER Stress/Puma的信号转导，但机制不清楚，有待于继续深入研究。本项目拟在上述研究的基础上，分别采用CCl4和部分门脉结扎诱导的二种门脉高压动物模型，在β-arrestins和Puma基因缺失的小鼠上，研究β-arrestins是否通过ER Stress/Puma调控胃黏膜的凋亡，并对其调控机制进行深入研究。最后采取门脉高压性胃病患者的胃黏膜样本来验证这种调控作用。本项目有望揭示门脉高压性胃病新的分子机制，为相关新药的开发提供科学依据。

门静脉高压性胃病作为门静脉高压症的一种并发症，在门静脉高压症上消化道出血患者病因中，仅次于食管静脉曲张破裂出血位居第二位，一旦发生弥漫性大出血，预后较差。其发病机制，特别是分子机制并不清楚。我们以前研究成果显示胃上皮细胞凋亡在门静脉高压性胃病中发挥着重要的作用(Cell Res. 2009; 19: 1269-1278)，并且在门静脉高压性胃病病人与小鼠模型中，内质网应激(ER Stress)反应被活化，胃黏膜Puma的表达显著升高，并且这种ER Stress/Puma主要是通过线粒体依赖的信号来诱导门静脉高压性胃病胃黏膜凋亡(Cell Death Dis. 2014; 5: e1128)。在本项基金的支持下我们进行深入研究发现，G蛋白偶联受体相关蛋白β-arrestin1在门静脉高压性胃病中的表达明显上调，并且ER stress/Puma以及其相关的凋亡信号通路蛋白亦明显上调。采用了部分门静脉结扎以及四氯化碳诱导两种门静脉高压小鼠模型进行了研究发现，β-arrestin1、ER stress/Puma以及其相关的凋亡信号通路蛋白的表达亦明显上调，而特异性敲除β-arrestin1明显加重了ER stress/Puma介导的胃黏膜损伤与凋亡。通过体内外实验，我们证实了β-arrestin1作为ER stress/Puma的上游调控信号，主要是通过压抑TNF-α调控的核因子p-p65转录激活，最终阻止了ER Stress/Puma诱导线粒体依赖性的胃黏膜上皮细胞的凋亡(Free Radic Biol Med. 2015; 87: 69-83)，这些结果证实了β-arrestin1/ER Stress/Puma信号网络在门静脉高压性胃病发病过程中的重要作用。在后续的研究中，我们发现β-arrestin1作为一种保护性蛋白，能够通过PGE2/EP4受体来调控Src/EGFR/Akt/PCNA介导的胃黏膜修复与增殖信号通路，从而发挥抵抗ER Stress/Puma信号通路诱导的胃黏膜损伤与凋亡(Br J Pharmacol. 2017; 174: 848-86)。上述研究有望将β-arrestin1调控的相关通路确定为门静脉高压性胃病新的治疗靶点提供了坚实的科学理论依据，这对于为达到有效防治门静脉高压性胃病的目的，具有非常重要的科学意义。