PUS1通过线粒体自噬调节肺纤维化的作用机制研究

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特发性肺纤维化(Idiopathic pulmonary fibrosis,IPF)作为一种病程缓慢、病因不明、死亡率极高的进行性间质肺病,主要特征为肺部呈现蜂窝状、成纤维细胞异常活化积聚、肺泡上皮细胞持续性损伤以及ECM的异常沉积。IPF在全球范围内的患病率逐年增加,患者大多预后不良,中位生存期仅为3-5年。伪尿苷酸合成酶1(Pseudouridine synthase1,PUS1)是Tru A家族的成员之一,通过催化尿苷异构化,生成结构更为稳定的伪尿苷,在t RNA功能调节和RNA结构稳定中有着重要作用。PUS1的突变,会引起线粒体肌病、乳酸性酸中毒和铁粒幼细胞性贫血(MLASA)。但是关于PUS1在IPF中的功能以及作用机制的研究,目前尚未有文献报道。本文主要基于BLM灌注的C57BL/6N小鼠IPF模型以及A549细胞损伤模型,从体内和体外两个层次,探究了PUS1在IPF中的表达变化及其作用机制。首先,我们采用气道灌注BLM的方法,构建了C57BL/6N小鼠的肺纤维化模型。并通过苏木精-伊红染色(Hematoxylin-eosin staining,HE)和Masson三色染色,探究了小鼠的肺纤维化模型是否构建成功。在此基础上,通过免疫组织化学技术(Immunohistochemistry,IHC)、免疫荧光技术(Immunofluorescence,IF)和免疫印迹(Western Blot)等方法检测了肺纤维化模型小鼠中Pus1表达量的变化,结果显示Pus1在BLM诱导的纤维化肺组织中的表达上调且主要在肺泡上皮细胞中表达,提示PUS1可能与IPF中肺泡上皮细胞相关。接着,我们构建了TGF-β/BLM/H202诱导的A549细胞损伤模型,通过Western Blot和RT-q PCR的方法检测了A549细胞的损伤模型中PUS1的表达。结果表明,与不加药的对照组比,TGF-β/BLM/H202处理后,PUS1的表达量明显增加。综上所述,我们推测PUS1可能在IPF过程中发挥了一定的作用。为了进一步探究PUS1的作用机制,我们干扰了A549细胞中PUS1的表达,并通过CCK8、Ed U、细胞集落形成、细胞划痕等方法,揭示了PUS1对A549细胞活力、增殖、细胞集落形成和迁移的影响。结果表明干扰A549中PUS1的表达,可以增加细胞的活力,促进细胞增殖以及细胞集落形成,同时抑制了A549细胞的迁移。为进一步探究PUS1调控IPF的机制,我们检测了Si-PUS1处理后,A549细胞凋亡、ROS水平、线粒体膜电位、细胞周期以及自噬的变化情况。结果表明,Si-PUS1处理后,A549细胞凋亡减少、线粒体膜电位升高、ROS水平降低、细胞周期无显著性差异;GFP-RFP-LC3的双荧光标记实验发现,与Scrambled对照组相比,在激光共聚焦显微镜下可以观察到Si-PUS1干扰组中自噬流的增强。通过Western Blot检测线粒体相关蛋白的变化,发现在干扰A549中PUS1的表达后,明显上调了线粒体自噬过程中的关键蛋白PINK1和Parkin的表达、线粒体外膜融合蛋白MFN1、内膜融合蛋白OPA1蛋白的表达;同时线粒体裂变蛋白FIS1的表达明显减少。结果提示,干扰PUS1的表达,可能促进了线粒体自噬的发生以及维持了线粒体功能结构的稳定性,降低了ROS水平,抑制了线粒体膜电位的降低,进而减少了A549细胞的凋亡。综上所述,PUS1在体内和体外模型中表达上调,通过抑制了PINK1/Parkin的表达,从而减少了肺泡上皮细胞中线粒体自噬的发生,破坏了线粒体功能结构的稳定性,并改变肺泡上皮细胞中的微环境,如升高ROS水平以及抑制了线粒体膜电位的降低等,促使了肺泡上皮细胞的损伤以及凋亡,从而起到促纤维化的作用。因此,深入探究PUS1在IPF中的作用机制,为进一步阐明IPF的发病机制提供理论支持,以及为新药研发提供新思路。
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