CBT 期刊 | 维生素 D3 通过减少线粒体分裂和线粒体自噬而减少 TNF- α 导致的肺上皮细胞炎症



        炎性肺疾病的发生率和死亡率都较高,给社会带来很大的经济负担。在肺部,炎症是由病原体,接触的刺激物、空气污染物或过敏原等引起的。炎症是肺部疾病(例如哮喘和慢性阻塞性肺疾病等)发生和发展的重要原因。循环系统中的多形核白细胞和肺组织的组成细胞之间复杂相互作用参与了肺炎症的反应过程。在肺炎症反应过程中细胞间粘附分子(ICAM-1)在肺上皮细胞中被上调。ICAM- 1 是免疫球蛋白超家族中的一员。因此深入了解肺部炎症反应的分子机制对今后有效抑制肺部炎症反应的发生和发展具有十分重要的意义。

         氧化应激是组织受损的预警器和标志,参与多种生理和病理过程(例如炎症和恶性肿瘤的发生)。活性氧(ROS)主要由胞膜和线粒体内的烟酰胺腺苷二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶家族成员产生。越来越多的证据表明过多的 ROS 在气道炎症和组织损伤的发生过程中发挥了十分重要的作用。因此中和 ROS 或者抑制氧化还原信号通路或许可以减轻炎症反应。但是过多线粒体 ROS(mtROS)的产生在肺部炎症中的作用至今还不十分明确。



        2021 年 7 月 13 日,Cell Biology and Toxicology 杂志在线发表了 台湾 Yuh-Lien Chen 教授团队 的最新成果 “ Vitamin D3 decreases TNF-α-induced inflammation in lung epithelial cells through a reduction in mitochondrial fission and mitophagy ”[6] (  点击文末  “阅读原文”  下载 PDF 全文  )。

         既往的研究表明维生素 D3 缺乏可以使人对各种炎症性疾病的易感性增加。维生素 D3 可以通过多种分子机制降低炎症性疾病患者的发病率和死亡率。肺部炎症是促使多种呼吸系统疾病发生和进展的重要因素。但是维生素 D3 的抗炎功效及其相关的分子机制至今还不十分明确。本项研究的目的是探讨在体外和体内试验中,在有或无肿瘤坏死因子 α(TNF-α)的情况下,维生素 D3(Vit.D)对  ICAM-1  的表达所发挥的作用及其相关的分子机制。


            结果表明当用  TNF-α  处理  A549  细胞时,Vit.D  预处理可以降低 ICAM- 1 的表达和白细胞的粘附。TNF- α 可以增加  mtROS  的聚积,而 Vit.D 可以降低这种作用。在 A549  细胞中  Vit.D  预处理可以消减 TNF- α 导致的线粒体分裂。线粒体分裂的标志物有线粒体分裂因子(Mff),磷酸化发动蛋白相关蛋白 -1(p-DRP1)和线粒体自噬相关蛋白(BCL2/ 腺病毒  E1B 19kDa  蛋白相互作用蛋白 3,Bnip3 等)。抑制  DRP1 或者  Mff  可以显著降低 ICAM- 1 的表达。此外作者还发现 Vit.D 可以通过  AKT  和  NF-κB  信号通路降低 TNF- α 诱发的 ICAM- 1 的表达,线粒体分裂和线粒体自噬。如果用 TNF- α 处理小鼠,那么小鼠肺组织内 ICAM- 1 的表达,线粒体分裂和线粒体自噬就会增加。而在补充 Vit.D 之后就会消减这些作用。


         总之在本项研究中作者及其团队阐明了在气道炎症模型小鼠中,Vit.D  使粘附分子减少的分子机制。可见  Vit.D  可以作为治疗肺部炎症的新制剂。

 

[阅读原文]

https://www.springer.com/journal/10565

 

References:

1. Andersen LB, Przybyl L, Haase N, von Versen-Hoynck F, Qadri F, Jorgensen JS, Sorensen GL, Fruekilde P, Poglitsch M, Szijarto I, Gollasch M, Peters J, Muller DN, Christesen HT and Dechend R. Vitamin D depletion aggravates hypertension and target-organ damage. J Am Heart Assoc. 2015;4(2).

2. Aravamudan B, Kiel A, Freeman M, Delmotte P, Thompson M, Vassallo R, Sieck GC, Pabelick CM, Prakash YS. Cigarette smoke-induced mitochondrial fragmentation and dysfunction in human airway smooth muscle. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2014;306(9):L840–54.

3. Assimon MM, Salenger PV, El-Fawal HA, Mason DL. Nutritional vitamin D supplementation in haemodialysis: a potential vascular benefit? Nephrology (carlton). 2012;17(3):237–42.

4. Avcioglu G, OzbekIptec B, Akcan G, Gorgun B, Fidan K, Carhan A, Yilmaz G, Kozaci LD. Effects of 1,25-dihydroxy vitamin D3 on TNF-alpha induced inflammation in human chondrocytes and SW1353 cells: a possible role for toll-like receptors. Mol Cell Biochem. 2020;464(1–2):131–42.

5. Babbar N, Casero RA Jr. Tumor necrosis factor-α increases reactive oxygen species by inducing spermine oxidase in human lung epithelial cells: a potential mechanism for inflammation-induced carcinogenesis. Cancer Res. 2006;66(23):11125–30.

6. Chen, YC., Sung, HC., Chuang, TY. et al. Vitamin D3 decreases TNF-α-induced inflammation in lung epithelial cells through a reduction in mitochondrial fission and mitophagy. Cell Biol Toxicol (2021). https://doi.org/10.1007/s10565-021-09629-6.





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