Sirtuins in Lung Aging and Fibrosis

Sirtuins 在肺衰老和纤维化中的作用

基本信息

  • 批准号:
    9210543
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-01-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant) Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a disease of aging. IPF carries a high morbidity and mortality, with a median survival rate of less than three years. The incidence and prevalence of IPF increase drastically with age; however, despite this strong association, cellular/molecular mechanisms that account for the aging predilection to fibrotic disease have not been elucidated. Recent studies from our laboratory have identified a reactive oxygen species (ROS)-generating enzyme, NADPH oxidase-4 (Nox4), in mediating differentiation of fibroblasts (Fbs) to myofibroblasts (MFbs), key effectors of fibrogenesis, and in in-vivo lung fibrosis in murine models of lung injury. Our preliminary studies indicate that the biological actions of Nox4 may be modulated by the expression of SIRT3, a mitochondrial sirtuin. Both cellular senescence and TGF-β1 mediate suppression of SIRT3; our preliminary studies support a role for epigenetic silencing of SIRT3 involving both DNA methylation and histone modification. Decreased expression of SIRT3 promotes a senescent and pro-fibrotic Fb phenotype. TGF-β1-induced down-regulation of SIRT3 is associated with hyper-acetylation of mitochondrial proteins, supporting a role for altered mitochondrial bioenergetics in MFbs. Human subjects with IPF express low levels of SIRT3 in myofibroblastic foci (by immunohistochemistry), as well as in ex-vivo Fbs isolated from IPF lungs. We have developed a novel aging model of non-resolving fibrosis in mice; fibrosis in young mice (2 months) resolves by >50% by 4 months post-bleomycin, whereas aged mice (18 months) show persistent fibrotic response. While SIRT3 levels decrease during the fibrogenic phase in both groups, young mice demonstrate a capacity to recover SIRT3 levels during resolution; in contrast, aged mice manifest sustained down-regulation of SIRT3. The central hypothesis to be tested in this grant proposal is that, in the context of aging, lung injury results in sustained, epigenetically-regulated SIRT3 silencing that leads to mitochondrial dysfunction, MFb senescence and apoptosis resistance, leading to persistent fibrosis with aging. Our specific aims are to: (1) determine epigenetic mechanisms for SIRT3 down-regulation with cellular senescence and with TGF-β1 signaling in lung Fbs; (2) determine the role of SIRT3 in regulating mitochondrial bioenergetics, Fb senescence and apoptosis resistance; (3) determine whether whole-animal SIRT3 knockout and/or conditional genetic deletion of SIRT3 in collagen-producing/mesenchymal cells induce(s) persistent fibrosis in young mice. The completion of the Aims in this proposal will: (a) elucidate epigenetic mechanisms that control SIRT3 expression with cellular senescence/aging; (b) provide mechanistic insights into the role of SIRT3 in maintenance of mitochondrial bioenergetics and cellular plasticity/fate; (c) provide proof-of-concept that SIRT3 induction in the context of age-associated fibrosis facilitates fibrosis resolution, uncovering a novel therapeutic approach to non-resolving fibrotic disorders such as IPF.
 描述(由申请人提供) 特发性肺纤维化(IPF)是衰老的疾病。 IPF具有高发病率和死亡率,中位生存率不到三年。 IPF的事件和患病率随着年龄的增长而大大增加;然而,尚未阐明这种解释纤维性疾病衰老预测的强大关联,细胞/分子机制。我们实验室的最新研究确定了活性氧(ROS)生成酶,NADPH氧化酶4(NOX4),在介导成纤维细胞(FBS)与肌纤维细胞(MFBS)的分化中,纤维发生的关键影响,纤维发生的关键作用,在穆林(Murine Inbuline in-Vivo)纤维纤维中的MURINE损伤中。我们的初步研究表明,NOX4的生物学作用可以通过线粒体Sirtuin的Sirt3的表达来调节。细胞感应和TGF-β1均介导SIRT3的抑制作用;我们的初步研究表明,NOX4的生物学作用可以通过线粒体Sirtuin的Sirt3的表达来调节。初步研究支持SIRT3表观遗传沉默的作用,涉及DNA甲基化和组蛋白修饰。 SIRT3的表达降低会促进感官和纤维化的FB表型。 TGF-β1诱导的SIRT3下调与线粒体蛋白的过度乙酰化有关,这支持了MFBS中线粒体生物能量改变的作用。具有IPF的人类受试者在肌纤维细胞灶中表达低水平的SIRT3(通过免疫组织化学)以及从IPF肺部分离的前体体FB中。我们已经开发了一种新型的小鼠纤维化衰老模型。小鼠的纤维化(2个月)在珠霉素后4个月降低了> 50%,而老年小鼠(18个月)显示持续的纤维化反应。尽管两组的纤维化阶段中的SIRT3水平降低,但幼鼠表现出在分辨率期间恢复SIRT3水平的能力。相反,老年小鼠表现出SIRT3的下调。该赠款提案中要检验的中心假设是,在衰老的背景下,肺损伤导致持续的表观遗传调节的SIRT3沉默导致线粒体功能障碍,MFB感应和凋亡性抗性,导致持续的纤维化与衰老。我们的具体目的是:(1)确定SIRT3下调的表观遗传机制,具有细胞感应和肺FBS中的TGF-β1信号传导; (2)确定SIRT3在控制线粒体生物能,FB感应和凋亡耐药性中的作用; (3)确定在产生胶原蛋白的/间充质细胞中SIRT3的全动物SIRT3基因敲除和/或条件遗传缺失是否诱导了年轻小鼠的持续性纤维化。该提案中目标的完成将:(a)阐明用细胞感应/衰老控制SIRT3表达的表观遗传机制; (b)提供了SIRT3在维持线粒体生物能和细胞塑性/命运中的作用的机械见解; (C)提供了概念验证,即SIRT3在与年龄相关的纤维化背景下诱导促进纤维化的分辨率,从而发现了一种新型的热方法,用于非分辨纤维化疾病,例如IPF。

项目成果

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