PGC-1α-TFEB介导的线粒体自噬在LPS诱导的急性肺损伤中调节mtDNA释放的作用机制

Mitochondrial injury is one of the mechanism of LPS induced acute lung injury (ALI). The fragment of DNA due to mitochondrial injury is important for aggravating ALI. In our previous study shows overexpression of mitochondrial autophagy can reduce the release of mtDNA and inflammatory factor in alveolar epithelial cells. However, the detail mechanism of mitochondrial autophagy in LPS induced ALI is remain unknown. Transcription factors EB (TFEB) is the key factor to regulate mitochondrial autophagy. We hypothesized the transcription factor PPARγ co-activator 1α（PGC- 1α）-TFEB pathway maybe the important pathway to adjust mitochondrial autophagy through previous research and bioinformatics prediction. In this study, we will investigate the mechanism of regulation of mitochondrial autophagy by PGC- 1α-TFEB pathway, the effect on mitochondrial autophagy and mtDNA by intervention in PGC- 1α-TFEB pathway. Finally, this study will identify the detail mechanism of mitochondrial autophagy through PGC- 1α-TFEB pathway, and will find new target for treatment of ALI.

线粒体损伤是LPS诱导的急性肺损伤（ALI）发病机制之一。线粒体损伤后释放的DNA片段（mtDNA）是加重ALI炎症反应的重要物质。我们前期研究发现提高肺泡上皮细胞线粒体自噬水平能够降低mtDNA释放水平，减少炎症因子的含量。但是在LPS诱导的ALI中线粒体自噬调控的具体机制尚不清楚。转录因子EB（TFEB）是调节线粒体自噬的关键转录因子。结合前期研究基础及生物信息学预测提出过氧化物酶体增生物激活受体辅助活化因子1a(PGC-1α)-TFEB通路可能是在LPS诱导的ALI中调控线粒体自噬的重要通路。本课题通过细胞及动物实验进一步研究PGC-1α-TFEB介导线粒体自噬的作用机制，及干预PGC-1α-TFEB表达对线粒体自噬及mtDNA水平的影响，最终阐明PGC-1α-TFEB介导的线粒体自噬在LPS诱导的急性肺损伤中调节mtDNA释放的具体作用机制，为急性肺损伤的治疗提供新的靶点。

线粒体损伤是LPS诱导的急性肺损伤（ALI）发病机制之一。线粒体损伤后释放的DNA片段（mtDNA）是加重ALI炎症反应的重要物质。我们前期研究发现提高肺泡上皮细胞线粒体自噬水平能够降低mtDNA释放水平，减少炎症因子的含量。但是在LPS诱导的ALI中线粒体自噬调控的具体机制尚不清楚。本课题通过细胞及动物实验进一步研究了PGC-1α-TFEB介导线粒体自噬的作用机制，及干预PGC-1α-TFEB表达对线粒体自噬及改善ALI的作用。本课题分为两部分，第一部分功能研究部分，我们课题组构建了TFEB高表达及低表达慢病毒，利用其感染原代培养的大鼠Ⅱ型肺肺泡上皮细胞，制备LPS诱导ALI大鼠模型6小时后，利用MicroSprayer雾化吸入TFEB高表达及低表达慢病毒48小时后处死大鼠。分别检测自噬相关蛋白表达，线粒体自噬水平，细胞及肺组织炎症及氧化应激水平。结果提示TFEB高表达能够促进自噬相关蛋白表达提高，提高线粒体自噬水平，降低细胞及肺组织炎症反应及氧化应激水平，保护肺损伤。第二部分为机制研究部分，我们构建了PGC-1α高表达及低表达慢病毒，利用其感染原代培养的大鼠Ⅱ型肺肺泡上皮细胞，制备LPS诱导ALI大鼠模型6小时后，利用MicroSprayer雾化吸入PGC-1α高表达及低表达慢病毒48小时后处死大鼠。分别检测自噬相关蛋白表达，线粒体自噬水平，细胞及肺组织炎症水平，蛋白质免疫共沉淀及双荧光素酶报告基因检测明确PGC-1α调控TFEB的作用机制及方式。结果提示PGC-1α高表达能够正调控并提高TFEB表达水平，能够促进自噬相关蛋白表达提高，提高线粒体自噬水平，降低细胞及肺组织炎症反应水平，减轻肺水肿程度，保护肺损伤。本研究只是研究了发病6小时时间点PGC-1α-TFEB介导线粒体自噬水平变化对肺损伤的影响，后续需要研究在疾病的不同阶段线粒体自噬对肺损伤的具体作用是否有所不同。