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目的探讨硫辛酸合成酶(LIAS)介导核因子E2相关因子2(NRF2)信号通路调控矽肺纤维化作用及分子机制,评估硫辛酸靶向调控细胞氧化还原平衡的效果。方法1随机选取男性矽肺患者107例为病例组,45例非接尘健康男性为对照组,调查两组的基本信息、职业史及疾病史,并进行体格检查及肺功能检测;采集外周血分离外周血单个核细胞(PBMCs),实时荧光定量PCR测定PBMCs中LIAS、NRF2 m RNA表达水平,免疫荧光技术检测PBMCs细胞NRF2蛋白表达。采用限制性三次样条(RCS)结合logistics回归分析PBMCs中LIAS、NRF2 m RNA表达水平间的剂量-效应关系及与矽肺的关联。从对照组和矽肺壹期患者中随机选择代表性样本,利用RNA-Seq和生物信息学技术筛选关键差异基因并验证。2将20只Lias H/H小鼠和20只野生型(WT)小鼠分别随机分为2组,每组10只。WT+SiO2组与Lias H/H+SiO2组小鼠经气管一次性滴注含有2.0 mg结晶SiO2的混悬液40μL;WT对照组和Lias H/H对照组小鼠一次经气管滴注等量生理盐水。染尘后28 d,采用异氟烷麻醉小鼠后经股动脉采血,处死小鼠。分离小鼠肺组织,检测抗氧化、炎症及肺纤维化相关指标。3以终浓度为160 n M佛波酯(PMA)诱导THP-1细胞分化为巨噬细胞,分别用不同浓度的SiO2处理6 h、24 h及48 h,检测细胞活力及活性氧水平;采用不同α-硫辛酸(ALA)进行干预,检测细胞活力及活性氧水平,用免疫组化、免疫荧光及免疫印迹检测LIAS、NRF2的蛋白表达,用海马分析仪检测细胞线粒体压力,评价干预效果。结果1矽肺壹期患者PBMCs中NRF2阳性表达率高于对照组;RCS分析显示LIAS与NRF2 m RNA表达水平间呈现线性剂量-效应关系。多因素分析结果提示,调整潜在混杂因素后,LIAS、NRF2在矽肺壹期患者中较对照组升高,NRF2在矽肺贰期、叁期患者中较对照组降低。组学分析发现了1158个差异基因,其中上调475个,下调683个;通过蛋白互作网络(PPI)分析,NRF2在抗氧化调节相关差异基因中处于枢纽地位。基因集富集分析(GSEA)富集到NRF2下游的GSH代谢、TGF-β信号通路和细胞外基质(ECM)受体相互作用信号通路。对3条通路相关的27个差异基因构建PPI网络,发现SMAD2等10个中枢基因,其中SMAD2、BMP4、MAPK3和转录因子THBS1、ITGB3矽肺患者较健康对照组表达增加,CD44、SMAD3表达降低。以上差异均有统计学意义(P<0.05)。2与WT对照组小鼠比较,Lias H/H对照组小鼠肺线粒体中LIAS蛋白、肺组织NRF2蛋白、GSH含量及血清总抗氧化能力增加,血清中氧化应激产物4-HNE含量降低。与WT+SiO2组小鼠相比,Lias H/H+SiO2组小鼠肺部炎症、纤维化病理表现减轻,肺纤维化评分、胶原容积分数降低,Lias H/H+SiO2组小鼠肺组织LIAS蛋白表达增加,血清总抗氧化能力升高。Western blotting结果显示Lias H/H+SiO2组小鼠肺组织线粒体中LIAS蛋白及肺NRF2蛋白表达水平也高于WT+SiO2组。荧光定量PCR检测相关抗氧化基因m RNA表达,与WT对照组小鼠相比,Lias H/H对照组小鼠肺中Lias、Nrf2和Sod2 m RNA的表达增加。与WT+SiO2组小鼠相比,Lias H/H+SiO2组小鼠肺中Lias、Nrf2、Cat和Sod2m RNA的表达增加。与WT对照组小鼠相比,WT+SiO2组小鼠血清及肺中炎症指标TNF-α、NF-κB P65和IKK-β表达均升高,I-κB蛋白表达明显降低;免疫荧光结果也显示WT+SiO2组小鼠肺组织中NF-κB P65被激活,未发现Lias H/H+SiO2组小鼠肺中NF-κB P65表达与Lias H/H对照组的差异。WT+SiO2组小鼠肺上皮标志物E-Cadherin蛋白表达水平较WT对照组明显降低,而Lias H/H+SiO2组小鼠肺E-Cadherin蛋白表达水平高于WT+SiO2组。小鼠肺组织纤维化相关因子TGF-β1、PAI-1以及上皮间质转化标志物Vimentin和α-SMA蛋白表达水平WT+SiO2组小鼠明显高于WT对照组,Lias H/H+SiO2组小鼠低于WT+SiO2组小鼠。WT+SiO2组较WT对照组小鼠肺纤维化标志物Col-1a1和Col-3a1 m RNA表达水平升高,而Lias H/H+SiO2组低于WT+SiO2组小鼠。以上差异均有统计学意义(P<0.05)。3与对照组相比,各浓度SiO2染毒组巨噬细胞活力均下降,100μM浓度ALA组作用24 h、48 h细胞活力升高。50μM及100μM ALA干预组作用24 h、48 h与相应SiO2染毒组比较巨噬细胞活力增加及ROS生成减少。与对照组相比,50μg/m L SiO2染毒组巨噬细胞内LIAS、NRF2表达增加,细胞氧消耗量(OCR)增加。与SiO2染毒组相比,100μM ALA干预组作用24 h后LIAS、NRF2表达降低,细胞OCR值降低。以上差异均有统计学意义(P<0.05)。结论1 LIAS/NRF2通路调控的氧化应激网络参与了矽肺纤维化的病理生理过程,LIAS及NRF2可能是矽肺抗氧化干预的靶点;2高抗氧化水平可减轻小鼠矽肺纤维化程度,其保护作用与其调控NRF2通路提高内源抗氧化能力、影响NF-κB减轻炎症反应以及减轻上皮间质转化有关;3外源性补充硫辛酸靶向干预巨噬细胞可保护细胞线粒体,减轻SiO2粉尘诱导的氧化应激,提高细胞活力。图31幅;表22个;参312篇。