端粒酶异常诱导肺上皮衰老的机制研究

发布时间：2018-03-29 00:19

  本文选题：Smad7　切入点：肺泡上皮Ⅱ型细胞　出处：《山东大学》2016年博士论文

【摘要】：在过去的20年中,随着我国人口老龄化加剧,肺衰老相关疾病发生率和死亡率显著上升。由于老年人生理机能衰退且暴露在含尼古丁,大气污染和职业性粉尘的有害环境时间增加,所以是肺部疾病高度易感人群。其中特发性肺纤维化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是一种常见的慢性且高致死性的肺间质性疾病,确诊后病人的平均存活时间为3年,目前尚无有效的治疗方法。IPF病人的肺结构出现区域性肺上皮细胞损伤和增生、纤维化,通常伴随蜂窝状和成纤维细胞灶的形成。IPF的发病机制尚未确定,但由组织学特征推测,肺上皮细胞损伤及异常修复可能是主要病因。肺泡上皮II型细胞(alveolar epithelial type Ⅱ cells, AECⅡ)是肺泡上皮干细胞,其损伤和衰老是肺上皮组织衰老的关键因素,与衰老相关肺病的发生、发展密切相关。AECⅡ衰老的分子机制一直是肺衰老研究中的热点问题。第一部分Smad7敲除引起端粒酶异常诱导肺上皮衰老的发生肺损伤初期,激活的肺上皮细胞和招募的炎症细胞所释放致纤维化生长因子会引起损伤-修复失败-纤维化的恶性循环。其中TGFβ是最有效的促纤维化生长因子,因此TGFβ信号通路与IPF联系紧密。但相关研究主要集中在该通路激活导致的肺纤维化表型及抑制该通路所得到的改善效果,对于具体机制的研究相对较少。本研究以在AECⅡ中敲除Smad7的小鼠为模型,探索了该通路与肺上皮衰老的关系及具体机制,得到以下结论：1)IPF病人的肺组织中Smad7表达降低。小鼠肺组织Smad7的基因转录水平随年龄增加而下降。Smad7作为TGFP信号通路的抑制因子,表明年老者TGFβ信号通路活跃增加IPF风险。2)在Smad7敲除小鼠模型中发现AECⅡ的细胞数减少,细胞周期停滞,且肺上皮衰老标志物增多, a-SMA表达增多。提示Smad7敲除可引起AECⅡ衰老,促使肺上皮组织再生修复功能受损。3) AECⅡ芯片结果显示Smad7敲除使mTert转录受到抑制,且肺组织AECⅡ中磷酸化的Smad3入核增加,表明敲除Smad7使TGFβ信号通路激活。在肺泡II型上皮癌细胞A549中干扰Smad7可抑制TERT的转录。4)敲除Smad7或mTert可诱导小鼠肺上皮组织衰老表型。在2m、3m及8m龄的两种敲除鼠的肺组织中p21阳性表达的AECⅡ比例相近。5)敲除Smad7可使AECⅡ端粒缩短,并且引起端粒功能异常损伤灶TIF的增加,说明TGFβ/Smad信号通路调节端粒长度并引起端粒损伤。6)过表达TERT可降低TGFβ1处理引起的TIF数量,提示TGFβ/Smad信号通路可能通过抑制TERT表达从而抑制端粒合成导致细胞端粒缩短。另外敲入mTert可以部分逆转敲除Smad7引起的肺衰老,提示Smad7敲除很可能通过抑制mTert表达诱导衰老表型。综上所述,Smad7敲除可以引起TGFβ信号通路激活并抑制mTert的转录和表达,使得AECⅡ的端粒酶功能被抑制导致端粒缩短并引发TIF形成,导致AECⅡ细胞数量减少、周期阻滞,并引发肺衰老增加IPF趋势。第二部分：端粒酶缺失引起肺泡上皮干细胞衰老相关的低度慢性炎症微环境的发生前述研究表明Smad7敲除可引起nTert表达被抑制和肺上皮衰老表型,本部分重点以端粒酶缺失小鼠为模型,研究端粒酶介导的AECⅡ在肺衰老中的作用,得到以下结论：1)端粒酶敲除小鼠的肺上皮衰老表征明显增加,AECⅡ细胞呈现衰老表型。2) TERC敲除的小鼠肺组织中AECⅡ和肺泡上皮细胞数目减少。3)端粒酶敲除可使AECⅡ端粒缩短,引起端粒损伤,增加TIF数量。4)端粒酶敲除增加肺组织中p15,p16和p21的转录水平。mTert敲除肺组织中p16和HP1y阳性标记的AECⅡ比例明显增加,说明端粒酶缺失引起了AECⅡ的复制性衰老。5) TERC敲除的小鼠肺组织中a-SMA和Collα1表达都有显著增加,说明端粒酶缺失可增加肺组织纤维化趋势。6) TERC敲除小鼠全肺中,TGF-β1、TGFβRI、TGFβRⅡ受体转录水平被抑制,支气管肺泡灌注液体中溢出的TGF β1含量也降低,但IL6和CXCL15这两种促炎因子的含量明显升高。提示端粒酶敲除可能通过炎症反应促进肺上皮细胞纤维化趋势。7)端粒酶敲除小鼠的全肺中多种炎症因子的转录激活,提示了端粒酶缺失诱发了低度炎症反应。8)肺组织细胞悬液中单核细胞比例增加,巨噬细胞、天然杀伤细胞及树突细胞比例未出现明显变化,提示肺组织中出现免疫细胞的浸润。9) AECⅡ中TGFP家族及IL等促炎因子转录水平正常,说明复制性衰老的肺泡干细胞未产生促炎因子。综上所述,本部分研究得出TERC或mTert敲除可引起小鼠肺泡上皮干细胞复制性衰老,上皮损伤,肺泡融合及炎症反应。首次提出端粒酶缺失可引起小鼠肺泡上皮干细胞复制性衰老及低度炎症,促发肺早衰,肺泡融合及纤维化损伤,从端粒缩短和AECⅡ衰老角度阐述了肺纤维化的可能分子机制。
[Abstract]:In the past 20 years , with aging population aging , the incidence and mortality of lung aging - related diseases have increased significantly . In conclusion , the expression of TGF - 尾1 , TGF - 尾RI , TGF - 尾R鈪，

本文编号：1678722