HO-1通过诱导自噬保护机械通气肺损伤的研究

Autophagy is a ubiquitous eukaryotic process essential for cellular homeostasis and survival. Researches have indicated that activation of autophagy may downregulate the inflammatory response and alleviate oxidative stress. Our previous work has demonstrated that heme oxygenase-1(HO-1) can protect ventilator-induced lung injury(VILI) by suppression of the inflammatory response and improve the redox state in the lung. Recent research has showed that HO-1 may modulate autophagy through the regulation of the key component in the autophagic pathway. Based on these data, we propose that the protection against VILI provided by HO-1 may be through activation of the autophagic pathway. The objective of this project is to elucidate the role of autophagy in VILI, and to elucidate whether HO-1 modulates autophagy and the possible signal pathway involved in this process.To study this, we will generate an in vivo rabbit model of VILI and an in vitro stretch injury model of alveolar epithelial cells, and utilize the tools of transmission electron microscope,polymerase chain reaction, western blot and etc.This project will provide experimental foundation for understanding the mechanism of the protective effect of HO-1 in the protection of VILI from autophagic pathway，and provide new idea and therapeutic target in clinical prevention and treatment of VILI.

自噬是一种广泛存在于真核细胞中的细胞自稳和生存机制，研究表明自噬增.强能够下调炎症反应并减轻氧化应激。我们前期的研究表明，血红素氧合酶-1（HO-1）能通过抗炎和抗氧化效应对机械通气肺损伤（VILI）起显著的保护作用。最新研究显示，HO-1可通过直接或间接调控自噬通路中的关键因子而诱导细胞自噬，因此，HO-1对VILI的保护作用可能是通过激活自噬途径实现。本课题组通过建立VILI动物模型和周期性机械牵张肺上皮细胞模型，采用透射电镜、real-time PCR、Western Blot等方法，从整体、细胞和分子生物学层面明确自噬在VILI中的作用，并阐明HO-1在此过程中对自噬的调控及相关信号转导通路。本课题将为我们从自噬这一新的视角深入理解HO-1对VILI的保护作用机制提供必要的实验依据，为临床防治VILI提供新思路和治疗靶点。

机械通气是急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）等危重病救治不可替代的生命支持手段，但即使采用保护性通气策略，也不能完全避免机械通气肺损伤（VILI）的发生。近年来研究表明，VILI本质上是一种“生物学损伤”，即机械通气刺激能通过诱发炎症反应，导致肺损伤的发生。因此，为实现更为有效的VILI防治，除了采用保护性通气策略以求从“源头上” 减少VILI外，主动地调控炎症反应可能成为VILI的防治新方向。我们在前期的研究中发现，上调血红素氧合酶-1（HO-1）表达对VILI起显著的保护作用，但确切机制不明。本项目拟在此基础上，着重探索：（1）VILI过程中自噬的活性及作用；（2）HO-1调控自噬在VILI中的保护作用机制。本课题通过建立大潮气量通气动物模型和周期性机械牵张肺上皮细胞模型，揭示了自噬通过调控炎症反应和氧化应激，在VILI中发挥重要的保护作用。课题组进一步利用自噬阻断药物抑制自噬，发现HO-1对VILI的保护作用被逆转，证实了自噬参与介导HO-1对VILI的保护作用。利用MAPK通路靶点抑制剂研究还发现，HO-1系统通过激活p38MAPK通路而上调细胞自噬。综上，本研究项目揭示：（1）自噬活化是VILI的重要保护机制。（2）HO-1是VILI防治的新靶点。