脓毒症急性肺损伤中LPS通过Fbxo15及PINK1介导线粒体损伤的机制研究

Mitochondria injury is the main pathogenesis in acute lung injury(ALI). PINK1 and Fbxo15 has been reported participated in the mitochondria injury by degradation of cardiolipin synthase (CLS1), however, the mechanism is unclear.In our previously studies, we found that: 1. lipopoly- saccharide (LPS) induced CLS1 degradation via Fbxo15; 2. supression of PINK1 attenuated LPS-induced mitochondria injury; 3. LPS induced up-regulation of Fbxo15 and PINK1 by a mitochondrial endogenous reactive oxygen species (ROS) dependent manner. 4. CLS1 transfered from inner membrane to outer membrane in early stage of LPS-induction. .Based on these previously studies, we assume that: on one hand, LPS induces CLS1 degradation and mitochondria injury via Fbxo15; on the other hand, induces CLS1 translocation via phosphorylation by PINK1, which promotes CLS1 degradation. With molecular biological techniques, our study mainly focus on discussing about three questions below, from LPS-induced lung injury model in vitro and in vivo: 1. The exact mechanism of how LPS induces CLS1 degradation and mitochondria injury via Fbxo15; 2. The exact mechanism of how LPS induces CLS1 degradation by PINK1. This study provide theoretical basis with regard to the mechanism and treatment for ALI.

线粒体损伤是脓毒症急性肺损伤(ALI)的主要发病机制之一。研究证实Fbxo15及PINK1通过降解心磷脂合成酶(CLS1)参与线粒体损伤，但其机制并未阐明。我们前期研究发现：1.脂多糖(LPS)通过Fbxo15介导CLS1降解；2.抑制PINK1表达改善LPS介导的线粒体损伤；3.LPS介导的Fbxo15及PINK1表达具有线粒体内源性ROS依赖性；4.LPS刺激早期CLS1由线粒体内膜向外膜移位。我们假设LPS一方面通过Fbxo15介导CLS1降解及线粒体损伤，另一方面通过PINK1磷酸化作用促进CLS1向线粒体外膜移位，利于其与Fbxo15结合并降解。本课题将应用分子生物学方法从细胞及动物两方面入手，完成以下研究：1.LPS通过Fbxo15介导CLS1降解及线粒体损伤的机制；2.LPS通过PINK1介导CLS1降解的机制。为ALI的发病机制及治疗提供新的理论依据。

线粒体损伤是急性肺损伤的重要发病机制，但发病机制尚不明确。心磷脂是线粒体膜的重要组成部分，CLS1是调节心磷脂合成的关键酶。既往有研究证实Fbxo15可以通过介导CLS1经泛素化降解，导致线粒体损伤；而PINK1可以促进这种效应，但是机制并不明确。本研究中，我们主要探讨PINK1及Fbxo15在急性肺损伤中的作用，及其参与心磷脂合成的调节及线粒体损伤的机制。通过本项目研究，我们发现在细胞水平，LPS均可诱导PINK1及Fbxo15上调；而抑制PINK1及Fbxo15可以显著减轻CLS1的减少，从而改善线粒体损伤；并证实Fbxo15可以通过介导CLS1降解参与线粒体损伤，这一点与之前的研究结果相符。进一步研究，我们在线粒体中并未检测到Fbxo15的存在，提示CLS1的降解并不在线粒体本身。进一步我们发现PINK1可以促进CLS1转移至细胞质中；并且发现LPS刺激导致细胞质中的CLS1与Fbxo15结合增加，而抑制PINK1可以显著抑制CLS1与Fbxo15结合，提示PINK1促进CLS1由线粒体转移至细胞质，进而与Fbxo15结合，并通过泛素化-蛋白酶体途径降解，进而导致线粒体损伤。在动物实验中，我们进一步证实抑制PINK1的表达后，Fbxo15及CLS1的结合减少，CLS1降解减少，从而显著改善急性肺损伤。在本研究中，我们通过研究证实PINK1与Fbxo15一起介导CLS1降解并导致线粒体损伤，参与急性肺损伤的发病机制。急性肺损伤是脓毒症的常见并发症，也是常见临床危重症，本研究为进一步阐述其发病机制提供了新的理论依据，为其治疗提供了新的药物靶点。