甘草酸抑制糖基化修飾調(diào)控EMT的機制研究.pdf

1、肺間質(zhì)纖維化(Pulmonary fibrosis)是一種慢性疾病，病程逐漸發(fā)展、不可逆轉(zhuǎn)，是間質(zhì)性肺疾病的終末期，據(jù)統(tǒng)計其平均生存期短，不足5年。肺間質(zhì)纖維化的患者呼吸困難明顯，生活難以自理，且花費大，給社會、家庭、及個人帶來沉重的精神及經(jīng)濟負擔。因此延緩肺間質(zhì)纖維化進展、降低死亡率是我國肺病防治所面臨的巨大挑戰(zhàn)和重大需求。
　　雖然導致肺間質(zhì)纖維化的病因不甚清楚，但肺間質(zhì)纖維化的病理表現(xiàn)與信號通路主要表現(xiàn)為：肺間質(zhì)中大量炎癥細

2、胞浸潤，肌成纖維細胞顯著增多從而產(chǎn)生過多的細胞外基質(zhì)積聚，最終出現(xiàn)纖維化的病理改變。目前尚無有效手段阻止其進展。因此，闡明肺間質(zhì)纖維化發(fā)生、發(fā)展機制，尋找有效的新的干預治療策略，對阻止疾病發(fā)展、降低死亡率有著重大的意義。
　　但是，目前我們尚不十分明確有關(guān)肺間纖維化這一疾病的發(fā)病機制。
　　肺間質(zhì)纖維化疾病病程中關(guān)鍵的病理改變包括肌成纖維細胞大量、異常增多。目前針對肌成纖維細胞的來源的研究較多，說法不一，爭議較大。其研究結(jié)果

3、顯示多數(shù)觀點傾向主要來源為肺泡上皮細胞，即EMT(epithelial to mesenchymaltransition）。肺泡上皮細胞活化后的一個重要效應是：轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞，促進細胞外基質(zhì)合成，同時活化多種參與固有免疫、炎癥的基因等，促進炎癥、氧化應激損傷，從而加重肺間質(zhì)纖維化進展。由此推測：肺泡上皮細胞轉(zhuǎn)分化（EMT）是肺間質(zhì)中肌成纖維細胞的主要來源。深入研究EMT的機制及其活化后導致的重要分子生物學效應，是尋求干預靶點的重要防

4、治策略。
　　綜上所述，肺間質(zhì)纖維化是一種難治、復雜的疾病。目前傳統(tǒng)激素及單通路受體阻滯劑（如吉非替尼）可能獲得部分療效，但不能阻止肺間質(zhì)纖維化的進展。近年來有關(guān)我國中草藥方劑及其單體活性成分在疾病治療中的研究越來越多，其在肺間質(zhì)纖維化的治療中的作用也越來越引起大家的重視。本課題組前期實驗證實活血化瘀方劑（黃芪、川芎、丹參、當歸、紅景天、浙貝母、甘草）對肺間質(zhì)纖維化有治療作用。其中甘草酸（Glycyrrhizic acid，GA）

5、作為甘草中最主要的活性成分，大量研究表明甘草酸對臟器纖維化（如肝臟）有顯著的治療作用。但甘草酸對肺間質(zhì)纖維化是否有改善作用我們尚不清楚。因此我們提出以下科學問題：多種炎癥、多條信號通路的過度激活是肺間質(zhì)纖維化的重要基礎(chǔ)，EMT又是導致肺間質(zhì)纖維化的重要途徑，是什么調(diào)控了這些炎癥因子和信號通路活性？甘草酸是否能夠找到控制它們活性的共同靶點？
　　近年，糖蛋白組學的飛速發(fā)展為我們解答以上問題提供了新的研究方向。核心巖藻糖基化（core

6、 fucosylation，CF）是一種重要的蛋白質(zhì)糖修飾，是由α-1,6巖藻糖轉(zhuǎn)移酶（Fucosyltransferase8，F(xiàn)UT8）特異性地催化轉(zhuǎn)移巖藻糖，將其連接在靶蛋白的特定氨基酸位點的核心糖鏈上，從而完成靶蛋白質(zhì)的折疊、空間構(gòu)象。我們課題組研究表明臟器纖維化中其關(guān)鍵蛋白均為糖蛋白，所以，我們思考：甘草酸是否通過CF修飾調(diào)控這些炎癥因子及信號通路的活性？
　　要解決上述科學問題，本實驗擬通過建立博來霉素（Bleomyci

7、n，BLM）誘導肺間質(zhì)纖維化大鼠模型明確甘草酸對肺間質(zhì)纖維化有無作用；在大鼠肺間質(zhì)纖維化模型上觀察甘草酸對EMT的影響；在此基礎(chǔ)上，通過觀察甘草酸對CF的影響進而深入解析甘草酸抑制EMT的具體機制。
　　本實驗首次發(fā)現(xiàn)甘草酸能減輕BLM誘導的肺間質(zhì)纖維化及抑制EMT；其次從糖生物學全新的角度闡釋了甘草酸治療肺間質(zhì)纖維化的機制，填補了糖生物學在肺間質(zhì)纖維化領(lǐng)域的空白，為臨床研發(fā)新藥提供了全新思路。
　　第一部分
　　甘草

8、酸減輕BLM致肺間質(zhì)纖維化
　　目的：
　　探討甘草酸對BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化的病理影響，明確甘草酸對肺間質(zhì)纖維化有無干預作用。
　　方法：
　　利用BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化模型，成功獲得肺臟大體標本，使用不同劑量甘草酸觀察其對肺臟病理的影響及明確對肺間質(zhì)纖維化是否有治療作用。首先大體觀察甘草酸濕/干重比的影響；使用HE、Masson染色方法觀測甘草酸對肺臟病理的影響；利用免疫組化及免疫印跡技術(shù)檢測膠原蛋白Ⅰ、

9、Ⅲ的變化；其次利用ELISA法檢測大鼠的肺組織中Hyp含量，明確甘草酸對肺間質(zhì)纖維化是否有干預作用。
　　結(jié)果：
　　與正常組相比，BLM誘導的大鼠肺間質(zhì)纖維化中肺濕/干重比明顯升高；HE、Masson染色顯示肺臟病理明顯加重；免疫組化及免疫印跡顯示膠原蛋白Ⅰ、Ⅲ表達明顯增加；ELISA檢測Hyp的含量明顯升高。經(jīng)甘草酸治療后，肺濕/干重比明顯降低;，肺臟病理明顯減輕，膠原蛋白Ⅰ、Ⅲ及Hyp表達較纖維化組明顯降低，并隨甘草酸

10、劑量的升高而明顯減輕，其中高劑量甘草酸具有顯著的抑制作用。
　　結(jié)論：
　　在BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化的模型中，甘草酸對抑制及保護肺間質(zhì)纖維化起到了一定作用，并呈劑量依賴性。
　　第二部分
　　甘草酸對EMT的影響
　　目的：
　　闡述甘草酸對肺上皮細胞轉(zhuǎn)分化的影響，明確甘草酸阻抑EMT。
　　方法：
　　在用博來霉素制備的大鼠肺間質(zhì)纖維化模型中，使用特有標記物E-cadherin定位肺泡

11、上皮，觀察不同劑量甘草酸在肺泡上皮細胞轉(zhuǎn)分化成肌成纖維細胞中的影響，明確甘草酸阻抑EMT進而減輕肺間質(zhì)纖維化。免疫熒光共染方法檢測不同劑量甘草酸對各組肺組織中E-cadherin、α-SMA的表達變化，免疫印跡方法對各組肺標本中上述蛋白采用定量分析，明確不同劑量甘草酸對上皮細胞轉(zhuǎn)分化現(xiàn)象的影響；免疫熒光檢測各組大鼠肺組織中p-Smad2/3、β-catenin的表達變化，利用免疫印跡方法對上述蛋白進行定量分析，明確不同劑量甘草酸對肺臟纖

12、維化關(guān)鍵蛋白的影響。
　　結(jié)果：
　　免疫熒光及免疫印跡結(jié)果顯示正常肺組織E-cadherin中等量表達，α-SMA低量表達。與正常組相比較，BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化模型中α-SMA表達顯著升高，E-cadherin表達顯著下降；經(jīng)甘草酸治療后，免疫熒光及免疫印跡顯示上述兩種蛋白呈逆向變化，對EMT現(xiàn)象有明顯抑制作用。免疫熒光及免疫印跡結(jié)果顯示正常肺組織中p-Smad2/3、β-catenin低量表達。與正常組相比，BLM誘

13、導大鼠肺間質(zhì)纖維化模型中p-Smad2/3、β-catenin蛋白的表達顯著升高；經(jīng)甘草酸治療后，免疫熒光及免疫印跡顯示甘草酸明顯抑制上述兩種蛋白的表達。上述指標均顯示與甘草酸的劑量相關(guān)。
　　結(jié)論：
　　在BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化中，EMT通路關(guān)鍵蛋白起到重要作用，甘草酸能夠干預EMT及上述蛋白的活化。
　　第三部分
　　甘草酸通過CF修飾調(diào)控EMT的機制
　　目的：
　　探討核心巖藻糖基化修飾對E

14、MT關(guān)鍵信號通路的影響，深入解析甘草酸調(diào)控FUT8阻抑EMT。
　　方法：
　　利用BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化模型，觀察核心巖藻糖基化修飾水平變化及核心巖藻糖基化修飾對TGF-β/Smad2/3、Wnt/β-catenin信號通路的影響，深入解析甘草酸對核心巖藻糖基化修飾的水平變化。首先免疫熒光雙染法觀察大鼠肺臟中CF表達及甘草酸對大鼠肺臟CF修飾水平的變化；其次應用免疫熒光、免疫印跡檢測TGF-βR、WNT核心巖藻糖基化水平

15、及甘草酸對上述受體蛋白及CF修飾水平變化。
　　結(jié)果：
　　正常肺臟組織中存在中等量的CF修飾水平。與正常組比較，BLM致大鼠肺間質(zhì)纖維化中，CF修飾水平明顯增加；大鼠肺臟中TGF-βR、WNT及其核心巖藻糖基化水平顯著升高（p<0.001）；甘草酸能明顯抑制BLM誘導纖維化大鼠肺臟中TGF-βR、WNT受體蛋白的核心巖藻糖基化修飾水平（p<0.01），但是并未影響受體本身的表達。
　　結(jié)論：
　　在BLM致大鼠