GSK3在吸煙致氣道上皮和肺泡Ⅱ型上皮細胞損傷修復中的作用研究.pdf

1、第一部分 糖原合成酶激酶3在吸煙誘導的豬氣道上皮細胞鱗狀分化中的作用研究 氣道(氣管和支氣管)上皮的鱗狀細胞化生常見于慢性支氣管炎癥、致癌劑刺激(如吸煙)等，一般被認為是對慢性損傷的一種適應性反應，也是肺鱗癌的癌前病變，其分子機制尚未完全闡明。糖原合成酶激酶3(glycogensynthasekinase3，GSK3)是一種多功能的蛋白激酶，有結構和功能相似的兩種亞型GSK3α和GSK3β，在靜息細胞內呈組成性激活，其N

2、末端絲氨酸殘基(Ser21-GSK3α，Ser9-GSK3β)的磷酸化可導致其活性抑制[1]。多年來大量的研究表明，GSK3具有廣泛的底物，包括代謝酶、翻譯起始因子、轉錄因子、細胞周期相關蛋白、癌基因產物和細胞骨架蛋白等，可參與糖代謝、蛋白質合成以及細胞的增殖、分化、凋亡和運動等多種生命活動。近來研究顯示GSK3及其轉錄因子底物AP-1(activatorprotein-1)可能參與氣道上皮鱗狀分化的發(fā)生。因此，本研究對GSK3的表達、

3、GSK3和AP-1信號在吸煙誘導的氣道上皮細胞鱗狀分化中的作用進行了初步探討。 轉錄因子活性檢測顯示香煙煙霧提取物和尼古丁處理可顯著增強轉錄因子AP-1與外皮蛋白基因上游調節(jié)區(qū)域的結合活性；而用GSK3的抑制劑LiCl和SB216763模擬香煙成分的作用也得到了類似的結果，提示GSK3可能通過負向調節(jié)AP-1的活性從而介導了香煙成分誘導的豬氣道上皮鱗狀分化。 小結 上述結果表明：(1)香煙成分可抑制豬氣道上皮細胞

4、的增殖并誘導其發(fā)生鱗狀分化。(2)GSK3在氣道上皮細胞中有豐富的表達，可能通過負向調節(jié)AP-1的活性從而介導了香煙成分誘導的豬氣道上皮鱗狀分化。 第二部分 吸煙致肺泡Ⅱ型上皮細胞損傷中GSK3β的活性變化對β-catenin/TCF信號途徑的影響 大量研究證明，吸煙能夠從多個方面損傷肺泡上皮細胞，阻礙其遷移、增生和分化以修復受損區(qū)域，因而有助于吸煙相關疾病(如慢性阻塞性肺疾病和支氣管源性肺癌等)的發(fā)生與發(fā)展。然而

5、，吸煙致肺泡上皮細胞損傷的分子機制還遠未闡明。 β-連環(huán)素(β-catenin)是一種多功能蛋白，既可作為細胞骨架蛋白與E-鈣粘附素結合，參與組成中間連接，維持上皮細胞的極性和組織結構的完整性；又是Wnt信號途徑的重要成員，可與TCF/LEF(Tcellfactor/lymphoidenhancerfactor)結合形成轉錄因子復合體，調節(jié)多種基因的表達，參與細胞和組織的發(fā)育分化、損傷修復以及腫瘤的發(fā)生發(fā)展等生物學過程。最近研究

6、顯示，尼古丁和香煙致癌物NNK可促進糖原合成酶激酶3(glycogensynthasekinase3，GSK3)的抑制性磷酸化，而GSK3β可磷酸化調節(jié)β-catenin，在經典的Wnt信號途徑中起關鍵性抑制作用。 為進一步分析GSK3β是否在其中發(fā)揮了作用，用持續(xù)激活突變型GSK3β(GSK3βS9A，不受GSK3的上游激酶下調而持續(xù)激活)轉染細胞后檢測GSK3β和β-catenin的水平，結果顯示GSK3β的表達明顯增強，而

7、β-catenin的表達則顯著降低，證實了肺泡Ⅱ型上皮細胞中GSK3β的表達和活性增強可促進β-catenin的降解；與此同時，也證明所用質粒GSK3βS9A是可靠的。然后，將GSK3βS9A與pGL3-OT共轉染后，再加入CSE處理，進行熒光報告基因分析。分析發(fā)現(xiàn)，與僅用CSE處理組相比，共轉染GSK3βS9A組的熒光素酶活性顯著降低，差異有極顯著意義(P＜0.01)，說明細胞轉染GSK3βS9A后表達的突變型GSK3β不受CSE的抑

8、制而持續(xù)激活，促進了β-catenin的降解，因而導致β-catenin/TCF信號的抑制。上述結果表明，在肺泡Ⅱ型上皮細胞中，CSE可通過抑制GSK3β而增強β-catenin/TCF的轉錄活性。 小結 本實驗表明：(1)CSE可抑制肺泡Ⅱ型上皮細胞中GSK3β的表達和活性。(2)CSE可促進肺泡Ⅱ型上皮細胞中β-catenin的表達和轉位從而激活β-catenin/TCF信號。(3)在肺泡Ⅱ型上皮細胞中，CSE可通過