β-catenin通过Neuropilin-1抑制线粒体谷胱甘肽转运分子SLC25A39介导甲苯二异氰酸酯哮喘气道炎症

【作者】 黄俊文； 陈颖； 陈垚欣； 龚钊乾； 彭晓阡； 谢璨灿； 赵文驱； 赵海金；

【机构】 南方医科大学南方医院呼吸与危重症医学科慢性气道疾病实验室；

【摘要】 目的课题组最新的研究证实β-catenin信号通过调控线粒体功能障碍在甲苯二异氰酸酯(TDI)激素抵抗型哮喘气道炎症中扮演重要角色。Neuropilin-1(NRP1)信号在肺部免疫调节和线粒体功能调控的作用逐渐受到关注,前期已有报道NRP1的b1结构域是2型炎症和线粒体离子转运的干预靶点,然而其调控机制尚不清楚。本研究的目的是明确NRP1的b1结构域在哮喘中的作用和调控机制,以及其与β-catenin信号的关联。方法和材料:使用基于分子对接技术的高通量虚拟筛选,从FDA批准的临床药物数据集中筛选出可稳定结合NRP1的b1结构域配体结合靶点的临床药物,并进行分子动力学模拟验证药物结合稳定性。建立TDI体内外哮喘模型,给予β-catenin抑制剂(ICG-001)、NRP1的b1结构域抑制剂(EG00229)、还原型谷胱甘肽、谷胱甘肽转移酶抑制剂(GSTO-IN-2)和筛选出的临床药物进行预处理,体外使用SLC25A39过表达质粒进行转染,对气道炎症、气道反应性、谷胱甘肽代谢及线粒体功能等指标进行检测。结果:药物筛选提示用于Raf抑制剂达拉菲尼和组胺抑制剂奥洛他定可靶向结合b1结构域,且靶向抑制NRP1的b1结构域可逆转TDI诱导的哮喘气道炎症、线粒体功能障碍,并显著逆转了TDI诱导的β-catenin靶基因表达上调。TDI哮喘小鼠肺组织转录组学检测提示,谷胱甘肽转移酶被显著抑制,进一步检测发现,TDI暴露导致还原型谷胱甘肽减少,谷胱甘肽转移酶及谷胱甘肽氧化酶活性显著下降,线粒体内谷胱甘肽水平下降,线粒体谷胱甘肽转运分子SLC25A39被显著抑制,上述改变可被NRP1的b1结构域靶向药所逆转。为明确谷胱甘肽代谢在TDI哮喘中的作用,在人气道上皮细胞中过表达SLC25A39,发现其可逆转TDI诱导的气道上皮警报素IL-25/IL-33/TSLP的释放增加和自噬信号的激活。体内进一步使用还原型谷胱甘肽和谷胱甘肽转移酶抑制剂预处理发现,谷胱甘肽改善TDI哮喘气道炎症,而谷胱甘肽转移酶抑制剂处理无明显影响。此外,β-catenin抑制剂预处理可逆转TDI诱导的NRP1表达上调。结论:β-catenin可能通过NRP1抑制线粒体谷胱甘肽转运分子SLC25A39介导甲苯二异氰酸酯哮喘气道炎症。更多还原