活性雙羰基化合物誘導上皮間質轉化影響糖尿病加劇肺纖維化病程之研究(II)－非最終糖化蛋白受體相關調控路徑釐清及臨床病程關聯性分析(1/2)

糖尿病已知為肺纖維化病程惡化的危險因子。然而，相對於糖尿病的主要致病機轉最終糖化 產物路徑(AGE/RAGE)在促進腎臟和心臟纖維化之重要性，在肺纖維化中AGE/RAGE 路徑反 而有抑制纖維化和上皮間質轉化(EMT)的特性。這表示有非關AGE/RAGE 的調控機制參與在 糖尿病加劇肺纖維化的病程中。活性雙羰基化合物，包括甲基乙二醛(MG)、乙二醛(glyoxal) 和 3-脫氧葡萄糖醛酮(3-DG)已知會經由對蛋白質及核苷酸的直接修飾作用而影響糖尿病的 併 發症產生。首年的研究成果中發現，給予高血糖、MG 或glyoxal 可明顯地引發人類肺泡 上皮細胞EMT 的產生，而AGE 不但沒有誘發甚至抑制了間質標記蛋白的表現；且過度表現 MG 與glyoxal 的主要代謝酵素glyoxalase 1 後，可明顯地抑制MG 所誘發EMT 的表現。實驗 結果亦發現，活性雙羰基化合物直接修飾蛋白質所造成的蛋白質結構錯誤(misfolding)及後續 造成的內質網壓力，在活性雙羰基化合物所造成的EMT 中扮演了重要的角色。此外，亦完成 了 MG影響人類支氣管上皮細胞的RNA定序分析，其中MIR566、MIR564、MIR221、MIR614、 MIR34AHG、MIR205HG 及MIR25 可能為MG 惡化肺纖維化進程的調控標的。在Bleomycin 引發肺纖維化的小鼠模式中亦觀察到，streptozotocin 誘發高血糖狀態下，小鼠肺纖維化確實 有惡化的現象。收集臨床病患肋膜間液並分析其中MG 修飾蛋白表現亦發現，糖尿病病患的 肋膜間液中MG 修飾蛋白表現較高的比例有78.5%，而非糖尿病病患則僅有25%的比例其 MG 修飾蛋白表現較高，此結果指出了活性雙羰基化合物所修飾的蛋白在肺部病變中可能有 其角色。根據首年的研究成果，我們認為活性雙羰基化合物及其所誘導的EMT 確實可能在糖 尿病患者的肺纖維化病程中扮演了重要的角色。後續的計劃中將進一步釐清活性雙羰基化合 物誘導EMT 的非AGE/RAGE 相關調控機制及其在糖尿病加劇肺纖維化中所扮演的角色。臨 床研究中，將進行兩年的臨床持續性研究分析，評估活性雙羰基化合物的濃度變化與肺纖維 化患者肺功能的關連性；並檢測現行臨床藥物及天然物的活性雙羰基化合物清除能力，以篩 選出治療糖尿病患者肺纖維化或其他糖尿病併發症的具潛力用藥。 具體目標一：釐清活性雙羰基化合物誘導 EMT 進而造成糖尿病加劇肺纖維化的機制。 目標1：確定活性雙羰基化合物誘導EMT 加劇肺纖維化病程之非AGE/RAGE 相關路徑。 目標2：釐清內質網壓力產生參與活性雙羰基化合物誘導EMT 的作用機制；且利用iTRAQ 標記方法對活性雙羰基化合物修飾的蛋白質進行蛋白質體分析，並利用STRING 資料庫分析 這些修飾蛋白與EMT 的相關性。 目標3：進一步驗證經RNA 定序分析所獲得之miRNA 標的，是否確為活性雙羰基化合物誘 導EMT 的作用機制之一。 目標4：利用肺纖維化小鼠動物模式證明這些可能治療標的於活體之作用。 具體目標二：活性雙羰基化合物可為糖尿病患者肺纖維化惡化之指標及治療標的。 目標1：臨床分析病人血中及痰液中活性雙羰基化合物濃度變化與患者肺纖維化病程之關係。 目標2：比較活性雙羰基化合物誘發正常和疾病狀態之呼吸道上皮細胞EMT 之不同，並利用 DNA 微陣列分析探討其可能原因。 目標3：利用高通量篩選方式檢測千種FDA 核可的藥物與天然物之活性雙羰基化合物清除能 力，並找尋改善糖尿病患者肺纖維化惡化及其他糖尿病併發症之具潛力藥物。