蛋白激酶MK2调节巨噬细胞活化介导肺部炎症损伤的作用机制及药物干预

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急性肺损伤(acute lung injury,ALI)和急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是严重的肺部疾病,主要病理表现为炎性细胞聚集、细胞因子释放增多及呼吸功能不全,部分病人因呼吸障碍而导致死亡。急性肺损伤病理机制复杂,其中巨噬细胞活化释放大量炎症因子,促进嗜中性粒细胞聚集,诱导内皮细胞和上皮细胞损伤,是ALI重要发病机制。因此,阐明巨噬细胞活化机制对于理解急性肺损伤的发病机理具有重要意义。急性肺损伤发病范围广、发病率和死亡率较高,临床缺乏有效治疗手段。因此,阐明急性肺损伤发病机制,鉴定有效药物靶标,开发潜在治疗药物对于治疗急性肺损伤至关重要。蛋白激酶MK2是p38 MAPK(mitogen-activated protein kinase)的重要下游蛋白激酶,参与调控细胞因子产生、转录因子活化及炎症受体表达,是调控炎症反应的关键分子。为探讨MK2是否调控急性肺损伤,我们利用MK2基因敲除(MK2-/-)小鼠,构建败血症模型LPS(lipopolysaccharide)和CLP(cecal ligation and puncture)诱导的急性肺损伤,比较MK2-/-小鼠和野生型(MK2+/+)小鼠致死率及肺损伤严重程度。发现MK2基因缺失缓解败血症导致的死亡和急性肺损伤。巨噬细胞是驻守在肺组织中最多的免疫细胞,且在急性肺损伤过程中扮演着重要角色,因此我们进一步探讨MK2是否通过调控巨噬细胞参与调控急性肺损伤。为此,我们构建了髓系细胞MK2特异性敲除(MK2Lyz2-KO)小鼠,利用LPS诱导的急性肺损伤模型,发现,MK2Lyz2-KO小鼠肺损伤程度明显轻于野生型对照,证明MK2可以通过调控巨噬细胞介导急性肺损伤。体外实验证实,MK2基因缺失下调LPS诱导的小鼠骨髓巨噬细胞(BMDM)活化,细胞因子产生明显降低,提示MK2参与调控细胞因子的表达。microRNA是一类由内源基因编码的非编码单链RNA,参与调控炎症反应。但是,蛋白激酶MK2能否通过调节miRNA参与调控巨噬细胞活化尚未见研究报道。利用miRNA芯片技术,我们发现在LPS刺激下,MK2缺失的巨噬细胞中,miRNA let-7e表达量明显增加,提示let-7e参与MK2调控的炎症反应。let-7e mimic可以下调MK2+/+BMDM中细胞因子和趋化因子产生,而利用let-7e antagomir中和miRNA let-7e,可以拯救MK2-/-BMDM中细胞因子和趋化因子的下调,说明let-7e可以抑制巨噬细胞内炎症介质的产生。Lin28是一种RNA结合蛋白,可以选择性地与let-7e前体结合,抑制let-7e的生物合成。我们发现在LPS诱导下,MK2缺失引起其下游底物CREB的磷酸化水平降低,同时Lin28表达水平也显著下降。CREB抑制剂可以下调Lin28表达并诱导let-7e的产生,说明MK2可以通过激活巨噬细胞内CREB的磷酸化,介导Lin28表达,从而抑制let-7e的产生,最终促进细胞因子产生。因此,我们鉴定了p38 MAPK/MK2/CREB/Lin28/let-7e新信号调控通路,干预这些潜在药物靶标分子可能抑制巨噬细胞活化,缓解急性肺损伤。百部是传统中药,用于治疗呼吸系统疾病。原百部碱(protostemonine,PSN)是百部中主要化合物成分,可能发挥缓解呼吸疾病的作用。我们发现PSN可以缓解LPS诱导的急性肺损伤,抑制巨噬细胞的活化,减少LPS诱导的iNOS、NO、TNF-?、IL-6和IL-1?等炎症介质的产生,并且PSN可以抑制TLR4介导的信号通路以及MK2的磷酸化。因此提示PSN可能成为治疗急性肺损伤的潜在候选药物。此外,PSN还可以抑制嗜酸性粒细胞介导的肺损伤,降低IL-4诱导的巨噬细胞极化,有效缓解哮喘的病理损伤。综上所述,本研究阐述了(1)MK2通过激活CREB磷酸化介导Lin28表达,从而抑制let-7e的产生,进而促进巨噬细胞活化,介导急性肺损伤;(2)PSN通过抑制MK2活化,阻滞TLR4介导的信号通路,抑制巨噬细胞活化,缓解急性肺损伤,此外PSN还可以抑制巨噬细胞极化缓解嗜酸性粒细胞介导的哮喘。我的研究发现不仅阐明了MK2参与调控急性肺损伤的分子机制,给治疗急性肺损伤提供若干潜在药物作用靶标,而且为治疗急性肺损伤提供了潜在候选药物。
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