Rcn3在肺损伤修复失调导致的特发性肺纤维化中的生物学作用和调控机制的研究

Idiopathic pulmonary fibrosis, occurring secondarily to lung injury, is characterized by chronic, progressive and irreversible interstitial pulmonary remodeling which eventually causes respiratory failure; IPF is driven by alveolar epithelial cell II (AEC II) dysfunction and abnormal fibroblast activation; increasing evidence indicates an association with ER functional disorder. Reticulocalbin 3 (Rcn3) is an endoplasmic reticulum (ER) lumen protein localized to the secretory pathway, and its biological function is far from clear because of limited studies. We, for the first time, demonstrate an indispensable physiological role of Rcn3 in AEC II functional maturation during perinatal lung maturation using a total Rcn3 knockout mouse model. Our recent preliminary results further show a marked induction of Rcn3 in IPF lungs and more severe IPF in AEC II-specific Rcn3 deletion mouse lung in response to bleomycin treatment, suggesting a protective role of Rcn3 in the development of IPF. This current study will further examine the biological function and the detailed molecular regulation in IPF using AEC II-specific and fibroblast-specific Rcn3 deletion mouse models combining with cellular models. This study will provide new insight into understanding IPF and shed a light on discovering therapeutic targets for IPF.

特发性肺间质纤维化（IPF）表现为慢性非可逆进程性的肺间质结构破坏和呼吸功能丧失，其发生的主要机制是肺泡上皮组织损伤修复异常，包括肺泡II型上皮细胞功能失调和成纤维细胞的激活异常，虽然先前的研究表明这些细胞功能的异常与内质网功能有关，但是其中分子机制并不十分清楚。Rcn3是一个定位于分泌途径的内质网蛋白，其生物学功能知之甚少，我们首次发现了Rcn3对围产期肺泡上皮II型细胞的成熟十分重要，而且Rcn3的表达在IPF小鼠模型中明显升高，肺泡II型上皮细胞特异性Rcn3敲除小鼠表现出更严重的IPF表型，这些前期结果表明Rcn3具有抑制肺纤维化的保护作用，具有潜在的临床应用意义。本研究将进一步通过II型上皮细胞和成纤维细胞特异性Rcn3敲除小鼠模型，并结合转录组分析和细胞模型来研究Rcn3在IPF的发生和发展中的作用和相关的分子调控机制，本研究也将为肺纤维化的治疗和诊断提供重要线索。

特发性肺间质纤维化（IPF）表现为慢性非可逆进程性的肺间质结构破坏和呼吸功能丧失，其发生的主要机制是肺泡上皮组织损伤修复异常，包括肺泡II型上皮细胞功能失调和成纤维细胞的激活异常，虽然先前的研究表明这些细胞功能的异常与内质网功能有关，但是其中分子机制并不十分清楚。内质网蛋白Rcn3在调控肺泡上皮II型细胞内质网功能十分重要，对围产期肺发育中的肺泡上皮II型细胞的成熟发挥重要作用，本研究建立不同的肺损伤小鼠模型，包括LPS引起的炎性损伤和博莱霉素（BLM）诱导的直接细胞损伤，检测Rcn3在肺急性和慢性损伤修复中Rcn3表达的变化。并通过建立Rcn3肺泡II型上皮细胞特异性基因敲除小鼠和成纤维细胞特异性基因敲除小鼠，结合shRNA-Rcn3敲降细胞模型，研究Rcn3缺失后，对急性肺损伤和肺纤维化的影响, 并分析相关分子和信号通路。研究发现II型上皮细胞Rcn3的缺失加重BLM诱导的II型上皮细胞凋亡和肺纤维化，与更严重的内质网应激和II型上皮细胞损伤修复能力的抑制有关；另外Rcn3的缺失抑制了LPS引起的II上皮细胞的炎症反应和肺泡炎性损伤，并伴随着NFκB激活抑制和炎性小体重要蛋白NLRP3水平的降低，而内质网应激相关的GRP78和细胞凋亡分子caspas-3水平没有变化。本研究明确Rcn3在肺的损伤修复中的作用，以及这种作用主要通过抑制上皮细胞的内质网应激相关的细胞凋亡、激活肺泡上皮炎症反应保护机制、促进肺成纤维细胞的活化和增殖。本研究也将为Rcn3作为肺纤维化的诊断和预后生物标记物提供重要线索。