SIRT1/SIRT3/FOXO3a和Pink1/Parkin信号网络调控的线粒体自噬在慢性阻塞性肺疾病细胞衰老中的作用及机制研究

The key to treat chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is how to prevent the injury of alveoli. Type II alveolar epithelial cells (AECII) play an important role in the maintenance of alveolar structure and function. Our previous studies have shown that SIRT1/FOXO3a signaling pathway mediated by lncRNA SAL-RNA1 regulated the pathological process of AECII senescence. The activation of SIRT3 can be regulated by SIRT1. SIRT3 is involved in maintaining and regulating mitochondrial function, and delaying the development of oxidative stress related diseases. Mitophagy mediated by Pinkl/Parkin signaling pathway plays a vital role in the maintenance of cell homeostasis. FOXO3a is a key transcription factor that determines Pinkl expression. However, the roles of SIRT1/SIRT3/FOXO3a and Pinkl/Parkin signaling networks in the mitophagy and AECII senescence still remain unclear. Thus, in the present study, the regulatory mechanism mediated by SIRT1/SIRT3/FOXO3a and Pinkl/Parkin signaling network in mitophagy and AECII senescence will be explored, which may provide new therapeutic targets for COPD.

如何防治肺泡的损伤是慢阻肺治疗中的关键问题。II型肺泡上皮细胞(AECII)在维持肺泡正常结构和功能中起着重要作用。我们前期研究发现lncRNA SAL-RNA1调控的SIRT1/FOXO3a信号通路参与调节AECII衰老过程。SIRT1通过去乙酰化作用参与调节SIRT3活化。活化的SIRT3参与维持线粒体功能、延缓氧化应激负荷相关疾病的发展。线粒体自噬在维持细胞稳态方面起着重要作用。Pinkl/Parkin信号通路是线粒体自噬的重要调节机制之一，FOXO3a则是决定Pinkl表达的关键性转录因子。但SIRT1/SIRT3/FOXO3a和Pinkl/Parkin信号网络在线粒体自噬及慢阻肺AECII衰老中的作用仍未阐明。因此，本项目将研究SIRT1/SIRT3/FOXO3a和Pinkl/Parkin信号网络调控的线粒体自噬在肺上皮细胞衰老中的作用及机制，为慢阻肺的治疗提供新靶点。

线粒体自噬在清除体内损伤线粒体、维持细胞稳态方面发挥着重要作用。本项目主要研究SIRT1/SIRT3/FOXO3和PINK1/Parkin信号调控的线粒体自噬在慢阻肺衰老中的作用机制。本项目临床研究结果示，慢阻肺患者肺组织SIRT1、SIRT3、FOXO3A、Parkin mRNA及蛋白表达显著降低，PINK1 mRNA及蛋白表达升高，p53、p21、LC3B蛋白表达升高(P<0.05)。本项目包装了SAL-RNA1过表达慢病毒及LV-FOXO3a-shRNA、LV-Pinkl-shRNA、LV-Parkin-shRNA慢病毒。其细胞研究结果示：SRT1720明显减少CSE诱导衰老SAEC中SA-β-gal染色阳性细胞数量，3-TYP组、LV-FOXO3a-shRNA、LV-PINK1-shRNA组、LV-Parkin-shRNA组SA-β-gal染色阳性细胞数量明显增加。与CSE刺激组比较，SRT1720组FOXO3a、PINK1、Parkin mRNA和蛋白表达显著升高，而3-TYP组、LV-FOXO3a-shRNA组FOXO3a、PINK1、Parkin mRNA和蛋白表达显著降低；LV-PINK1-shRNA组PINK1和Parkin mRNA和蛋白表达降低；LV-Parkin-shRNA组Parkin mRNA和蛋白表达降低(P<0.01)。与CSE刺激组比较，SRT1720组LC3B蛋白表达增加；3-TYP组、LV-FOXO3a-shRNA组、LV-PINK1-shRNA和LV- Parkin-shRNA组LC3B蛋白表达降低。动物实验研究结果示：肺气肿大鼠肺组织SIRT1、SIRT3、FOXO3a、PINK1、Parkin mRNA和蛋白下降。与肺气肿组比较，SRT1720组FOXO3a、PINK1和Parkin mRNA和蛋白均升高；3-TYP组FOXO3a、PINK1、Parkin mRNA和蛋白均显著下降；3-Methyladenine组PINK1、Parkin mRNA和蛋白显著下降（P<0.05）。与肺气肿组比较，SRT1720组大鼠肺组织TOMM20、LC3蛋白表达水平显著升高（P<0.05）。本项目研究表明：SIRT1/SIRT3/FOXO3和PINK1/Parkin信号通路在慢阻肺细胞衰老中起到重要作用，为慢阻肺的药物治疗提供了新思路。