Regulering af ERK/P27Kip1-signalvejen med isorhynchophyllin forbedrer bleomycininduceret lungefibrose hos mus
Lungefibrose (PF) er en kronisk interstitiel lungesygdom, der er kendetegnet ved unormal spredning af lungefibroblaster, overdreven ophobning af ekstracellulær matrix (ECM), inflammatorisk skade og ødelæggelse af vævsstrukturen, hvilket i sidste ende fører til dannelse af lungear, lungedysfunktion og respirationssvigt. Forskellige faktorer som oxidativ stress, inflammatorisk respons, fibroblastproliferation og -aktivering samt unormal ECM-aflejring er involveret i patogenesen af lungefibrose (PF). Endnu vigtigere er det, at processen med spredning og differentiering af lungefibroblaster til myofibroblaster (MFb) kan være nøglen til dannelsen af lungefibrose. Talrige undersøgelser har vist, at lungefibroblaster under stimulering af cytokiner såsom transformerende vækstfaktor - β 1 (TGF - β 1) kan sprede sig og differentiere sig til alfa glat muskelaktin (α - SMA) positiv MFb. MFb anses gennem sin syntese af en stor mængde ECM og pro-fibrotiske faktorer for at være en vigtig patogen mekanisme for udviklingen af lungefibrose. Derfor kan udforskning af mekanismerne for spredning og differentiering af lungefibroblaster og identifikation af deres hæmmende mål være en potentiel strategi til at lindre lungefibrose.

Isorhynchophylline (IRN) er et tetracyklisk indolalkaloid, der er isoleret fra den traditionelle kinesiske medicin Hook Vine. Tidligere undersøgelser har vist, at IRN har forskellige virkninger som antioxidant, antiinflammatorisk, antiproliferativ og neurobeskyttende. Guo et al. fandt, at IRN lindrer monokrotalin-induceret pulmonal arteriel hypertension ved at hæmme spredningen af glatte muskelceller i lungearterien og reducere pulmonal vaskulær remodellering. Yderligere forskning har vist, at IRN har en vis lindrende effekt på bronkialastma ved at hæmme spredningen af glatte bronkiale muskelceller. Den seneste forskning har vist, at isorhynchophylline har en vis beskyttende effekt på silica-induceret lungeskade hos mus. Vores tidligere forskning viste, at mimosa-alkaloider signifikant kan hæmme spredning og differentiering af lungefibroblaster induceret af TGF - β 1 ved at hæmme fosforyleringen af ekstracellulære regulerede proteinkinaser 1/2 (ERK1/2) og opregulere ekspressionen af p27Kip1. IRN hæmmer signifikant proliferationen af neonatale rotteventrikulære myocytter induceret af angiotensin II (AngII) ved at undertrykke phosphoryleringen af ERK1/2. Baseret på ovenstående forskningsbaggrund har denne undersøgelse til formål at undersøge anti-PF-effekten og mekanismen for IRN ved at målrette ERK1/2- og p27Kip1-signalvejene, hvilket giver nye ideer til forskning og udvikling af traditionel kinesisk medicin med anti-PF-effekter.

Lungefibrose er en progressiv interstitiel sygdom, der er karakteriseret ved overdreven spredning af fibroblaster og aflejring af ekstracellulær matrix, hvilket i sidste ende fører til ødelæggelse af lungestrukturen og dannelse af fibrotiske læsioner med en dårlig prognose. På nuværende tidspunkt er de vigtigste lægemidler, der anvendes til behandling af lungefibrose, glukokortikoider og immunosuppressiva, men de har alvorlige bivirkninger. I de senere år, med den fortsatte uddybning af forskningen i lungefibrose, er udforskningen og anvendelsen af traditionel kinesisk medicin til behandling af lungefibrose gradvist steget. Traditionel kinesisk medicin og dens aktive ingredienser har vist god aktivitet mod lungefibrose ved at reducere udtrykket af inflammatoriske faktorer, hæmme spredningen af lungefibroblaster, fremkalde apoptose af lungefibroblaster og blokere fibroseprocessen. De kan effektivt forbedre fibrosesymptomer og forsinke sygdommens progression. Tidligere undersøgelser har vist, at monomerer af alkaloider i traditionel kinesisk medicin, såsom methylprednisolon og oxymatrin, har visse virkninger i forbindelse med lindring af lungefibrose. Vores forskningsgruppe fandt også i den tidlige fase, at mimosa-alkaloider og rutaecarpine har en vis lindrende effekt på bleomycininduceret lungefibrose. Andre undersøgelser har vist, at traditionelle kinesiske lægemidler som Danshensu og Danshensu B forbedrer bleomycininduceret lungefibrose ved at hæmme spredningen og differentieringen af lungefibroblaster. Tidligere undersøgelser har vist, at IRN lindrer MCT-induceret PAH ved at hæmme spredningen af PASMC'er og reducere pulmonal vaskulær remodeling og har en vis lindrende effekt på bronkial astma ved at hæmme spredningen af bronkiale glatte muskelceller. Denne undersøgelse viste imidlertid, at efter 21 dages behandling med IRN blev kollagenaflejring og ekspression af kollagen I i lungevæv fra PF-mus signifikant reduceret, ekspressionen af α SMA blev signifikant reduceret, og graden af lungeskade blev signifikant reduceret. Yderligere in vitro-eksperimenter afslørede, at IRN kan hæmme TGF - β 1-induceret spredning af lungefibroblaster betydeligt, reducere TGF - β 1-induceret cellemigration betydeligt og i varierende grad hæmme udtrykket af TGF - β 1-induceret alfa-SMA og kollagen I i lungefibroblaster. Disse resultater tyder på, at isorhynchophyllin kan forbedre BLM-induceret lungefibrose ved at hæmme spredning og differentiering af lungefibroblaster.

Forskning har vist, at spredning, migration og differentiering af lungefibroblaster til MFb spiller en vigtig rolle i udviklingen af lungefibrose. Blandt dem spiller TGF - β 1 en nøglerolle i spredningen og differentieringen af fibroblaster til MFb. Forskning har fundet, at TGF - β 1 kan fremme spredning og differentiering af lungefibroblaster ved at aktivere Smad-signalvejen og også kan fremkalde spredning og differentiering af lungefibroblaster ved at aktivere MAPK-signalvejen. Cyclinafhængigt kinaseinhibitorprotein p27Kip1 er medlem af Cip/Kip-familien af CDK-inhibitorer og en negativ regulator af proteinkinase CDK2/cyclin E. Det kan blokere cellecyklussen i G0/G1-fasen. Niveauet af p27Kip1 er relativt højt i G0/G1-fasen af cellecyklussen. Under mitotisk stimulering nedbrydes p27Kip1 hurtigt, så CDK2/cyclin E kan fremme celleproliferation. Vores forskningsgruppe fandt, at TGF - β 1 inducerer spredning og differentiering af lungefibroblaster ved at opregulere fosforyleringsniveauet for ERK1/2 og hæmme ekspressionen af p27Kip1, mens ERK1/2-inhibitoren PD98059 hæmmer spredning og aktivering af lungefibroblaster induceret af TGF - β 1 ved at hæmme ERK1/2-fosforylering og opregulere ekspressionen af p27Kip1. I mellemtiden fandt vi også, at mimosa-alkaloider hæmmede TGF - β 1-induceret proliferation og aktivering af lungefibroblaster ved at opregulere udtrykket af p27Kip1. Tidligere undersøgelser har vist, at IRN lindrer MCT-induceret PAH ved at hæmme fosforylering af ERK1/2 og opregulere ekspressionen af p27Kip1 og derved undertrykke blodpladeaktiverende faktor-inducerede PASMC'er. Yderligere forskning har også vist, at IRN hæmmer udviklingen af myokardiehypertrofi ved at undertrykke MAPK-signalvejen. Denne undersøgelse viste, at administration af IRN i 3 uger signifikant reducerede ekspressionen af TGF - β 1 i lungevæv fra mus med lungefibrose, hæmmede fosforyleringen af ERK1/2, opregulerede ekspressionen af p27Kip1 og nedregulerede ekspressionen af CDK2/cyclin E1. Yderligere in vitro-eksperimenter afslørede, at IRN signifikant kan hæmme TGF - β 1-induceret ERK1/2-phosphorylering, signifikant opregulere ekspressionen af p27Kip1 og signifikant nedregulere ekspressionen af CDK2/cyclin E1. Disse resultater tyder på, at IRN kan hæmme spredningen og differentieringen af lungefibroblaster ved at regulere ERK/p27Kip1.

Sammenfattende tyder vores undersøgelse på, at IRN kan hæmme omdannelsen af fibroblaster til myofibroblaster ved at undertrykke ERK-signalvejen og opregulere udtrykket af p27Kip1 og derved lindre BLM-induceret PF. Denne undersøgelse giver et nyt teoretisk grundlag for den kliniske anvendelse af IRN og nye ideer til behandling af PF.