p38 MAPK在肺老化中作用及其亚型特异性调节机制研究

p38 mitogen-activated protein kinase(p38 MAPK) is a family member of the mitogen-activated protein kinases, which includes four different isoforms called .α、β、γ andδ，and their distribution is tissue-specific.Studies have shown that p38 MAPK active form, phospho-p38 MAPK in the liver, skin and other organs were signifcantly increased with senescence, and we have observed and reported the same phenomenon in the aging lung tissue of mice. However, the role of p38 MAPK in aging lung, especially its isoform-specific regulatory mechanism is unclear. Accordingly, this project intends to further compare the differences of p38 MAPK phosphorylation and protein expression levels, as well as nuclear translocation in young and elderly lung epithelial cell on basic state. Using the senescence cell model from primary human lung epithelial cell culture, combining with the siRNA interference and cell transfection techniques, involvement of p38 MAPK isoform in regulation of human lung senescence is identified, and its role in cell proliferation and senescence is investigated. Finally, lung function and structure are evaluated in mice with identified isoform interference for further validation the role of isoform-specific regulation in lung senescence. The results from this project will contribute to explore the molecular mechanism of specific involvement of p38 MAPK isoforms in the regulation of lung senescence, and develop novel approach for the prevention and treatment of senescence-associated lung diseases.

p38 MAPK是丝裂原激活蛋白激酶家族成员之一，包括α、β、γ和δ四个亚型，且其分布具有组织特异性。目前研究表明，在老化的肝、皮肤等器官组织中磷酸化p38 MAPK水平增高；同样，我们在老化小鼠肺组织中也发现并报道了同样现象。然而，p38 MAPK在肺老化中作用尤其是亚型特异性调节机制尚不清楚。据此，本课题拟进一步比较基础状态下年轻、老年人肺上皮细胞内p38 MAPK磷酸化和蛋白表达水平，以及核转位情况；利用我们已建立的人肺上皮细胞原代培养老化模型，借助siRNA干扰和细胞转染等技术，确定参与人肺老化调节的p38 MAPK亚型，并观察其在上皮细胞增殖和衰老中作用；最后，通过干扰已鉴定出的p38 MAPK特定亚型，在小鼠整体水平上进一步验证p38 MAPK特定亚型在调节肺老化中作用。所获成果将有助于揭示p38 MAPK亚型特异性调节肺老化的分子机制，并为临床防治肺老化相关疾病提供新途径。

肺老化是机体衰老过程中一个重要组成部分。为了解肺老化进程中的分子机制，我们利用小鼠衰老模型，发现2月龄小鼠肺脏受到脂多糖（LPS）刺激30 min时，p38 MAPK及其上下游信号分子活性迅速增加，随之又迅速下降至基础水平；然而，20月龄小鼠肺脏p38 MAPK信号通路激活出现在LPS刺激24 h，并持续激活至72 h；与此同时，与2月龄小鼠相比，20月龄小鼠肺脏在受到LPS刺激后，早期前炎细胞因子生成缺失，而后期产生增加；此外，在20月龄小鼠肺脏受到LPS刺激的一些时间点给予p38 MAPK抑制剂，可降低p38 MAPK活性、抑制NF-κB核转位和前炎细胞因子的生成。利用年轻人、老年人肺脏组织进行临床研究，结果显示：基础状态时，与年轻人相比，老年人肺脏p38 MAPK信号通路活性明显增高，并伴随前炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6表达增加；体外研究发现，年轻人原代肺脏细胞在受到LPS刺激15 min、30 min时，p38 MAPK信号通路活性明显增加，刺激1 h显著下降，至刺激4 h下降至基础水平；而老年人原代肺脏细胞p38 MAPK信号通路活性增加出现在LPS刺激16 h，至刺激24 h p38 MAPK信号通路活性仍明显高于基础水平。以上结果提示，衰老对肺脏在受到LPS刺激时的p38 MAPK信号通路激活有负性调节作用，进而加重衰老肺脏的炎性损伤。此外，在本课题基金部分支持下，我们还发现：CXCR3缺失可以弱化老化进程中肺组织局部的Th1偏倚，加重老龄小鼠肺气肿及肺纤维化程度；IL-25或者IL-33慢性暴露即可诱导出气道重塑，因此，未来针对IL-25或者IL-33的靶向治疗有可能减轻哮喘患者的气道重塑；慢性支气管炎型慢阻肺患者在运动过程中充气过度加速，导致运动能力下降，并伴随机体气道及全身炎症反应增加；肺纤维化合并肺气肿（CPFE）患者肺功能特点为肺容积正常，通气功能正常，弥散功能明显降低，总气道阻力及中心气道阻力正常，周边气道阻力增加和弹性阻力增高；综上，慢性支气管炎与CPFE是慢性气道疾病的特异表型。