Mechanismus der Regulation des endoplasmatischen Retikulums-Stresses und der Apoptoseresistenz in AT2-Zellen durch Lungebi Tang Nr. 2 zur Förderung der Alveolarreparatur und Verbesserung der Lungenfibrose bei Mäusen

CAI Yaodong ,  

BEI Jialing ,  

WEI Wan ,  

XU Chengyan ,  

LIU Yanli ,  

WANG Yong ,  

JIAO Yang ,  

CHEN Yun ,  

摘要

Ziel der Studie ist es, den Interventionsmechanismus der chinesischen Kräuterformel Lungebi Tang Nr. 2 bei idiopathischer Lungenfibrose (IPF) zu untersuchen, wobei der Fokus auf deren Einfluss auf das endoplasmatische Retikulum-Stress, Apoptose, Erhaltung der Stammzell-Eigenschaften sowie die Regenerations- und Reparaturfähigkeit von alveolären Typ-II-Epithelzellen (AT2) liegt. Dabei wird der moderne Transformationspfad der Theorie „Abschwächung des Zong-Qi – Alveolaratrophie“ überprüft. Das Modell verwendet bleomycin-induzierte Lungenfibrose bei Mäusen mit Kontrollgruppe, Modellgruppe sowie niedriger und hoher Dosis von Lungebi Tang Nr. 2 (9,1 bzw. 18,2 g·kg-1) und einer Acetat-Prednisolon-Gruppe (6,5 mg·kg-1). Die Veränderungen der Lungengewebestruktur und die Kollagenablagerungen wurden mittels Hämatoxylin-Eosin (HE) und Masson-Färbung bewertet. Der Hydroxyprolin-(HYP)-Gehalt wurde durch alkalische Hydrolyse gemessen, ebenso wie der Lungenkoeffizient und Lungenfunktionsparameter. Die mRNA-Expressionspegel der fibrosebezogenen Faktoren [Typ-I-Kollagen α1-Kette (ColⅠa1), α-glattes Muskelaktin (α-SMA), Gewebsinhibitor von Metalloproteinasen 1 (Timp1)] wurden mittels Echtzeit-PCR bestimmt. Die Apoptose wurde mit der Terminalen deoxynucleotidyltransferase dUTP Nick-End Labeling (TUNEL) bewertet. Die Doppelimmunfluoreszenzfärbung von Surfactant-Protein C (SPC) und Caspase-3 diente zur weiteren Beurteilung der Apoptose von AT2-Zellen. Die Doppelmarkierung von SPC und Proteinkinase R-ähnlichem endoplasmatischem Retikulum-Kinase (PERK) wurde zur Erfassung des endoplasmatischen Retikulums-Stresses in AT2-Zellen eingesetzt. Die ultrastrukturellen Veränderungen des endoplasmatischen Retikulums und der lamellären Körperchen von AT2-Zellen wurden mit Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Schlüsselproteine des ER-Stresses und der Apoptose (PERK, Atf4 und Caspase-3) wurden mittels Western Blot analysiert. Die Proliferationsfähigkeit von AT2-Zellen wurde durch doppelte Immunfluoreszenzmarkierung von SPC und Ki-67 analysiert. Mittels Linienspur-Technik (GFP+-Mäuse) kombiniert mit Krt8-Markierung wurde der differenzierende Zwischenzustand detektiert und die Umwandlung von AT2- zu alveolären Typ-I-Epithelzellen (AT1) beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass Mäuse nach BLM-Induktion eine deutliche Zerstörung der Lungenstruktur, vermehrte Kollagenablagerung, erhöhten Lungenkoeffizienten, verringerte Lungenfunktion und erhöhte Fibrosefaktoren (P<0,01) aufweisen. Die Hochdosis-Behandlung mit Lungebi Tang Nr. 2 verbessert signifikant die Lungenschädigung und -funktionsstörung, senkt signifikant den HYP-Gehalt (P<0,01) und reduziert deutlich die Expression von ColⅠa1, α-SMA und Timp1 (P<0,01). Die Apoptose-Analyse zeigt einen Anstieg der TUNEL-positiven Zellen sowie eine deutliche Erhöhung der Caspase-3-positiven AT2-Zellen in der Modellgruppe, während diese im Hochdosisgruppen signifikant reduziert sind. Unter dem Elektronenmikroskop zeigt sich eine Schwellung des endoplasmatischen Retikulums in AT2-Zellen, die nach der Behandlung normalisiert wird; die PERK-Proteinfärbung zeigt einen ausgeprägten ER-Stress in der Modellgruppe, der durch die Behandlung gemildert wird. In der Modellgruppe sind die Expressionsniveaus der ER-Stress-assoziierten Proteine PERK, Atf4 und des Apoptoseproteins Caspase-3 erhöht, diese werden nach der Behandlung signifikant gesenkt. Die ultrastrukturelle Störung der lamellären Körperchen in der Modellgruppe neigt zur Wiederherstellung nach Behandlung. Bezüglich der Proliferationsfähigkeit von AT2-Zellen steigt der Anteil an Ki-67⁺SPC⁺-Zellen in der Behandlungsgruppe signifikant an (P<0,01). Die Linienspurerkennung zeigt eine erhöhte Häufigkeit von Krt8⁺GFP⁺-Zellen in der Modellgruppe, was auf eine Differenzierungsblockade hinweist; diese nimmt nach Behandlung signifikant ab, und die Morphologie der GFP⁺-Zellen ändert sich zu einer flachen, ausgebreiteten Form, was auf eine Wiederherstellung der Differenzierung in Richtung AT1-Zellen hindeutet. Fazit: Lungebi Tang Nr. 2 repariert die Alveolen durch Abschwächung des ER-Stresses in AT2-Zellen, Reduktion des AT2-Zell-Apoptose, Wiederherstellung der Struktur und Funktion der lamellären Körperchen, Steigerung der Proliferationsaktivität und Linderung der Differenzierungsblockade zur Förderung der Differenzierung in AT1-Zellen, wodurch der Fortschritt der Lungenfibrose effektiv gestoppt wird. Der traditionelle chinesische Therapieansatz „Wiederherstellung des Zong-Qi, Harmonisierung von Qi und Blut, Freisetzung der Lungen-Meridiane“ korrespondiert eng mit modernen Regulierungswegen von AT2-Stammzellen und bietet eine neue theoretische und experimentelle Grundlage für die chinesische Medizin bei IPF.

关键词

idiopathische Lungenfibrose; regenerative Blockade; Apoptose; endoplasmatischer Retikulum-Stress; Stammzell-Eigenschaften; Zong-Qi; Lungebi Tang Nr. 2

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