AKT信号调控香烟暴露所致肺上皮细胞-间充质细胞转化的分子机制

Chronic airway inflammatory diseases including chronic obstructive pulmonary diseases(COPD), asthma, idiopathic pulmonary fibrosis has a different reason and degree of epithelial cell damage. Damage-induced epithelial-to－mesenchymal transformation (EMT) is recognized as a key cause of airway remodeling and fibrosis.Cigarette smoking is an important risk factor for the respiratory system diseases. Our previous research has shown cigarette smoking can lead to Akt activation in lung tissue, but Akt inhibitor could significantly reduce increase in neutrophils and macrophages, oxidative stress and proinflammatory factors, and suggested the important regulatory effect of Akt signaling pathway on the lung inflammation caused by smoking. And we found that the mice exposed to cigarette can cause lung epithelial cells to EMT. Cigarette smoke extract can induced lung epithelial cells to EMT in vitro, which can be inhibited by Akt specific inhibitors. In the studies, we presume Akt as a potential signal pathway in lung epithelial cells to EMT. We will apply the Akt knockout mice, Akt specificity inhibitor and molecular pharmacological methods, to explore regulatory mechanism of the Akt signaling pathway on smoking-induced EMT in the lung, epithelial cell proliferation and secretion and apoptosis. We suggest that Akt may be a potential target for therapeutic intervention of epithelial-mesenchymal cells transformation.

慢性气道炎症性疾病包括COPD、哮喘、特发性肺纤维化等都有不同原因和程度的上皮细胞损伤，损伤引起的上皮-间充质细胞转化(EMT)被认为是导致气道重塑和纤维化的关键。吸烟是呼吸系统疾病的重要诱导因素。我们之前的研究已探明吸烟能导致肺组织中Akt信号的激活，Akt抑制剂能显著减少吸烟所导致的中性粒细胞和巨噬细胞的肺组织内的浸润、氧化损伤和炎症介质的产生，揭示了Akt在吸烟所致的肺部炎症中的重要地位。同时我们发现香烟暴露小鼠可引起肺上皮细胞EMT导致气道纤维化，香烟提取物可引起人肺上皮细胞EMT，这些变化可被AKT特异的抑制剂阻断。本研究以Akt作为影响EMT的潜在信号，采用Akt特异性抑制剂、Akt siRNA干预、Akt基因敲除小鼠等工具和分子药理学方法，探索Akt信号在吸烟引起的气道EMT的调节机制，为COPD治疗提供新靶点和治疗药物。

吸烟(CS)是肺癌和COPD发生发展的主要危险因素，上皮细胞-间质转变（EMT）是肺癌浸润转移和COPD纤维化的重要标志物。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Akt, Protein kinase B, PKB) 与PKA和PKC家族成员具有同源性。本课题中我们探索了Akt信号调控吸烟诱导EMT的整体和离体模型分子机制。我们发现：.1）CS小鼠肺组织和香烟提取物（CSE）诱导人上皮细胞中的Akt信号被激活，吸烟小鼠肺组织Akt表达增加； Akt蛋白磷酸化呈剂量依赖性增加；Akt抑制剂MK-2206（0.5μM）抑制2.5%CSE诱导上皮细胞Akt蛋白磷酸化。.2）MK-2206可导致肺上皮细胞内的Akt的内源性失活，呈浓度依赖调控CSE诱导的人上皮细胞EMT相关标记，减少TGF-β1、波形蛋白、α-SMA、MMP-9、MMP-2的表达，增加E-Cadherin mRNA和蛋白的表达，减轻上皮细胞形态学变化。.3）MK-2206对CS诱导的小鼠肺组织EMT标记表达的影响：采用免疫组化、Q-PCR或WB分析吸烟小鼠肺组织EMT标记，发现E-Cadherin表达减少，波形蛋白、α-SMA、MMP-9、MMP-2蛋白表达增加；这些吸烟引起的EMT标记物变化均可被MK-2206（50mg/kg）所逆转或抑制，提示Akt靶点的抑制有助于控制EMT的发生和发展。.4）EMT是通过AKT信号通路Smad/p38通道进行调节的：MK-2206(0.5μM )显著减少2.5%CSE诱导的Smad3/Smad2 mRNA表达。应用Smad3、Smad2、P38MAPK信号通路抑制剂，可使α-SMA和波形蛋白mRNA和蛋白的表达明显减少，而JNK通路抑制SB600125无明显作用。CSE(2.5%)诱导的Smad3、Smad2、P38MAPK和JNK的磷酸化，MK-2206(0.5μM ) 和Akt siRNA抑制Smad3/2、P38MAPK蛋白磷酸化，但对JNK蛋白磷酸化无明显影响。在CS诱导的小鼠模型中，小剂量MK-2206（50mg/kg）和AKT基因敲除小鼠显著抑制了肺组织中Smad3和P38的磷酸化。结果表明，Akt可通过Smad/p38信号通路调节CS(或CSE)诱导的EMT。.我们的结果有助于理解小剂量MK-2206协同使用的机制，从而达到增加抗肿瘤功效，减少不良反应的目的。