脂肪酸合成酶介导的线粒体自噬在特发性肺纤维化中的调控作用及机制研究

The etiology and pathogenesis of idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) remains elusive. There is no effective treatments and associated with poor prognosis. We found that fatty acid synthase (FASN) was increased in IPF patients and bleomycin induced pulmonary fibrosis in mice. Knockdown of FASN expression in alveolar type II cells（AECII）resulted in susceptibility to lung fibrosis, which indicated that FASN exerted an anti-fibrotic effect. It is reported that impaired autophagy promoted lung fibrosis. We found that FASN deficiency could cause mitochondrial membrane potential lose and autophagy injury in vitro. Therefore, we supposed that FASN mediated mitophagy, which contributed the pathogenesis of IPF. In the present study, we aim to clarify that how FASN regulates mitophagy to influence lung fibrosis in AECII through cell culture model, murine experiments to human pathology investigation. Gene knockdown and overexpression of FASN will be carried out, mitochondrial membrane potential detection, immunofluorescence and other molecular biology technology will be used in the study. We will explore the relationship between FASN expression and pathogenesis in IPF patients and the prognosis. The achievement will provide the solid theoretical and experimental basis for the transformation of FASN into a new target for the treatment of IPF.

特发性肺纤维化（IPF）的病因和发病机制不清，目前缺乏有效的治疗方法，预后差。我们前期研究发现，IPF患者和博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中脂肪酸合成酶(FASN)表达明显增高；在II型肺泡上皮细胞（AECII）特异性FASN基因敲除小鼠，肺纤维化程度明显加重，提示其具有抗纤维化作用。自噬受损是已知的促纤维化因素；体外研究发现，FASN的缺失会导致线粒体发生去极化损伤和自噬不足。结合文献设想FASN通过调控AECII中线粒体自噬而发挥对IPF发病的调节作用。本课题拟通过细胞实验、动物模型和人体病理学研究三个层面，运用功能获得与缺失实验方法、线粒体膜电位测定及荧光共聚焦显微镜显像等分子生物学技术，系统研究FASN通过影响线粒体自噬从而调控肺纤维化的分子机制；探讨IPF患者FASN表达与临床病理特征的相关性及对预后的影响。研究成果将为FASN转化为治疗IPF的新靶标提供坚实的理论和实验依据。

特发性肺纤维化(IPF)是一种病因不明的以肺间质纤维化，以肺功能进行性下降为特征的间质性肺病。目前临床上经食品及药物管理局（FDA）批准的用于治疗IPF的药物只有吡非尼酮和尼达尼布,但治疗效果欠佳，IPF患者预后差，死亡率高。因此开发新的治疗药物迫在眉睫。我们的研究发现，在用博莱霉素诱导的小鼠肺纤维化模型中脂肪酸合成酶(FASN)表达显著增高。在IPF患者，利用免疫组化（IHC)的方法也得到了一致的结果。进一步研究显示，FASN主要在肺泡II型肺泡上皮细胞（AT2）表达。在AT2特异性FASN基因敲除小鼠，肺纤维化程度明显加重，提示FASN具有抗纤维化作用。RNA-Seq的数据显示，AMPK信号通路在其中发挥重要作用，UCP2在FASKO小鼠的表达显著增加。利用慢病毒转染技术，构建shFASN-MLE-12较shCtrl-MLE-12细胞株。Seahorse检测结果显示，shFASN-MLE-12较shCtrl-MLE-12细胞株的线粒体耗氧量（OCR）显著增加。在不同硬度的培养调节下，shCtrl-MLE-12在软中硬不同条件下，细胞形态学发生了显著变化，且shFASN-MLE-12和shCtrl-MLE-12相比，也发生了显著的变化。这可能与FASN调节细胞代谢导致细胞功能发生变化从而加重肺纤维化相关。FASN的下游分子是甘油三酯（TG），临床研究数据提示，TG低的IPF患者具有更高的死亡率，进一步验证了FASN在IPF中的保护作用，为新药的开发提供提供新的靶点。