Az ERK/P27Kip1 jelátviteli útvonal izorhynchophyllin általi szabályozása javítja a bleomicin indukálta tüdőfibrózist egerekben
A tüdőfibrózis (PF) krónikus interstitiális tüdőbetegség, amelyet a tüdő fibroblasztok kóros proliferációja, az extracelluláris mátrix (ECM) túlzott felhalmozódása, gyulladásos károsodás és a szöveti struktúra pusztulása jellemez, ami végül tüdőhegek kialakulásához, tüdőműködési zavarokhoz és légzési elégtelenséghez vezet. A tüdőfibrózis (PF) patogenezisében különböző tényezők, például az oxidatív stressz, a gyulladásos válasz, a fibroblasztok proliferációja és aktivációja, valamint az ECM kóros lerakódása játszanak szerepet. Ami még fontosabb, a tüdő fibroblasztok proliferációjának és myofibroblasztokká (MFb) történő differenciálódásának folyamata lehet a kulcsa a tüdőfibrózis kialakulásának. Számos tanulmány kimutatta, hogy citokinek, például a transzformáló növekedési faktor - β 1 (TGF - β 1) stimulálása mellett a tüdő fibroblasztok képesek proliferálni és alfa simaizomaktin (α - SMA) pozitív MFb-vé differenciálódni. Az MFb-t, mivel nagy mennyiségű ECM-et és profibrotikus faktorokat szintetizál, a tüdőfibrózis progressziójának kulcsfontosságú patogén mechanizmusának tekintik. Ezért a tüdő fibroblasztok proliferációs és differenciálódási mechanizmusainak feltárása és gátló célpontjaik azonosítása potenciális stratégia lehet a tüdőfibrózis enyhítésére.

Az izorhynchophylline (IRN) egy tetraciklusos indol-alkaloid, amelyet a hagyományos kínai gyógyászatban használt Hook Vine-ból izoláltak. Korábbi tanulmányok megállapították, hogy az IRN-nek különböző hatásai vannak, például antioxidáns, gyulladáscsökkentő, antiproliferatív és neuroprotektív. Guo és munkatársai megállapították, hogy az IRN enyhíti a monokrotalin által kiváltott pulmonális artériás hipertóniát a pulmonális artéria simaizomsejtjeinek proliferációjának gátlásával és a pulmonális érrendszeri remodelling csökkentésével. További kutatások megállapították, hogy az IRN bizonyos enyhítő hatással van a bronchiális asztmára azáltal, hogy gátolja a bronchiális simaizomsejtek proliferációját. A legújabb kutatások megállapították, hogy az izorhynchophyllin bizonyos védőhatást fejt ki a szilícium-dioxid által kiváltott tüdőkárosodásra egerekben. Korábbi kutatásaink azt találták, hogy a mimóza alkaloidok jelentősen gátolni tudják a TGF - β 1 által indukált tüdő fibroblasztok proliferációját és differenciálódását az extracellulárisan szabályozott fehérje kinázok 1/2 (ERK1/2) foszforilációjának gátlásával és a p27Kip1 expressziójának felszabályozásával. Az IRN jelentősen gátolja az angiotenzin II (AngII) által indukált újszülött patkány kamrai szívizomsejtek proliferációját az ERK1/2 foszforilációjának elnyomása révén. A fenti kutatási háttér alapján ez a tanulmány célja, hogy feltárja az IRN PF-ellenes hatását és mechanizmusát az ERK1/2 és a p27Kip1 jelátviteli utak megcélzásával, új ötleteket nyújtva a PF-ellenes hatású hagyományos kínai gyógyszerek kutatásához és fejlesztéséhez.

A tüdőfibrózis progresszív interstitialis betegség, amelyet a fibroblasztok túlzott proliferációja és az extracelluláris mátrix lerakódása jellemez, ami végül a tüdő szerkezetének pusztulásához és fibrotikus elváltozások kialakulásához vezet, és rossz prognózissal jár. Jelenleg a tüdőfibrózis kezelésére alkalmazott fő gyógyszerek a glükokortikoidok és az immunszuppresszánsok, de ezeknek súlyos mellékhatásaik vannak. Az utóbbi években a tüdőfibrózis kutatásának folyamatos elmélyülésével fokozatosan nőtt a hagyományos kínai gyógyászat felhasználásának feltárása és alkalmazása a tüdőfibrózis kezelésére. A hagyományos kínai gyógyászat és hatóanyagai jó tüdőfibrózisellenes hatást mutattak a gyulladásos faktorok expressziójának csökkentése, a tüdő fibroblasztok proliferációjának gátlása, a tüdő fibroblasztok apoptózisának kiváltása és a fibrózisfolyamat gátlása révén. Hatékonyan javíthatják a fibrózis tüneteit és késleltethetik a betegség progresszióját. Korábbi tanulmányok megállapították, hogy a hagyományos kínai orvoslásban található alkaloidok monomerjei, mint például a metilprednizolon és az oxymatrin, bizonyos hatásokkal rendelkeznek a tüdőfibrózis enyhítésében. Kutatócsoportunk korai szakaszban azt is megállapította, hogy a mimóza alkaloidák és a rutaekarpin bizonyos enyhítő hatással bírnak a bleomicin által kiváltott tüdőfibrózisra. Más vizsgálatok kimutatták, hogy a hagyományos kínai gyógyszerek, mint a Danshensu és Danshensu B javítják a bleomicin indukálta tüdőfibrózist a tüdő fibroblasztok proliferációjának és differenciálódásának gátlásával. Korábbi vizsgálatok azt találták, hogy az IRN enyhíti az MCT által indukált PAH-t a PASMC-k proliferációjának gátlásával és a tüdő érrendszeri remodelling csökkentésével, és bizonyos enyhítő hatással van a bronchiális asztmára a bronchiális simaizomsejtek proliferációjának gátlásával. Ez a vizsgálat azonban azt találta, hogy 21 napos IRN-kezelés után a PF egerek tüdőszövetében a kollagén lerakódás és a kollagén I expressziója jelentősen csökkent, az α SMA expressziója jelentősen csökkent, és a tüdőkárosodás mértéke jelentősen csökkent. További in vitro kísérletek kimutatták, hogy az IRN jelentősen gátolja a TGF - β 1-indukált tüdő fibroblasztok proliferációját, jelentősen csökkenti a TGF - β 1-indukált sejtmigrációt, és különböző mértékben gátolja a TGF - β 1-indukált alfa SMA és kollagén I expresszióját a tüdő fibroblasztokban. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az izorhynchophyllin javíthatja a BLM által kiváltott tüdőfibrózist a tüdő fibroblasztok proliferációjának és differenciálódásának gátlásával.

A kutatások kimutatták, hogy a tüdőfibroblasztok proliferációja, migrációja és MFb-vé történő differenciálódása fontos szerepet játszik a tüdőfibrózis kialakulásában. Ezek közül a TGF - β 1 kulcsszerepet játszik a fibroblasztok MFb felé történő proliferációjában és differenciálódásában. A kutatások megállapították, hogy a TGF - β 1 a Smad jelátviteli útvonal aktiválásával elősegítheti a tüdő fibroblasztok proliferációját és differenciálódását, és a MAPK jelátviteli útvonal aktiválásával a tüdő fibroblasztok proliferációját és differenciálódását is indukálhatja. A ciklinfüggő kináz inhibitor fehérje p27Kip1 a CDK-inhibitorok Cip/Kip családjának tagja és a fehérje kináz CDK2/ciklin E negatív szabályozója. A G0/G1 fázisban képes blokkolni a sejtciklust. A p27Kip1 szintje viszonylag magas a sejtciklus G0/G1 fázisában. Mitotikus stimuláció hatására a p27Kip1 gyorsan lebomlik, lehetővé téve a CDK2/ciklin E számára a sejtproliferáció elősegítését. Kutatócsoportunk megállapította, hogy a TGF - β 1 az ERK1/2 foszforilációs szintjének felszabályozásával és a p27Kip1 expressziójának gátlásával indukálja a pulmonális fibroblasztok proliferációját és differenciálódását, míg az ERK1/2 inhibitor PD98059 gátolja a pulmonális fibroblasztok TGF - β 1 által indukált proliferációját és aktivációját az ERK1/2 foszforilációjának gátlásával és a p27Kip1 expressziójának felszabályozásával. Eközben azt is megállapítottuk, hogy a mimóza alkaloidok a p27Kip1 expressziójának felszabályozásával gátolták a TGF - β 1-indukált tüdő fibroblasztok proliferációját és aktivációját. Korábbi vizsgálatok azt találták, hogy az IRN enyhíti az MCT által indukált PAH-t az ERK1/2 foszforilációjának gátlásával és a p27Kip1 expressziójának felszabályozásával, ezáltal elnyomva a trombocita aktiváló faktor által indukált PASMC-ket. További kutatások azt is megállapították, hogy az IRN gátolja a szívizom hipertrófia kialakulását a MAPK jelátviteli útvonal elnyomása révén. Ez a vizsgálat megállapította, hogy az IRN 3 héten keresztül történő adagolása jelentősen csökkentette a TGF - β 1 expresszióját a tüdőfibrózisban szenvedő egerek tüdőszövetében, gátolta az ERK1/2 foszforilációját, felszabályozta a p27Kip1 expresszióját, és lefelé szabályozta a CDK2/ciklin E1 expresszióját. További in vitro kísérletek kimutatták, hogy az IRN képes jelentősen gátolni a TGF - β 1-indukált ERK1/2 foszforilációt, jelentősen felszabályozni a p27Kip1 expresszióját, és jelentősen lefelé szabályozni a CDK2/ciklin E1 expresszióját. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az IRN az ERK/p27Kip1 szabályozásával gátolhatja a pulmonális fibroblasztok proliferációját és differenciálódását.

Összefoglalva, tanulmányunk azt sugallja, hogy az IRN gátolhatja a fibroblasztok myofibroblasztokká történő átalakulását az ERK jelátviteli útvonal elnyomása és a p27Kip1 expressziójának felszabályozása révén, ezáltal enyhítve a BLM indukálta PF-t. Ez a tanulmány új elméleti alapot nyújt az IRN klinikai alkalmazásához és új ötleteket a PF kezeléséhez.