研究课题3：胶原结构-功能纳米尺度调节异常干扰力稳态并介导肺纤维化

研究背景：

肺纤维化是世界范围内的常见病，随着年龄的增加发病率也逐渐增高。胞外基质变硬会激活下游力学敏感通路，涉及到进行性肺纤维化过程。但是，胞外基质病理性改变导致的力稳态失调在此疾病发生中的作用尚不清楚。

研究思路：

胞外基质含量的增加和结构的改变可能与肺纤维化的发生有关。对特发性纤维化肺组织进行多尺度生物力学和生物学分析，提示胞外基质与肺纤维化之间的关系。

研究方法：

1、采集人肺样本。

2、原子力显微镜检测肺组织及胶原纤维刚度。

3、RTqPCR检测基因表达。

4、二次谐波成像，观察样本中胶原分布。

5、原位分析氨基氧化酶活性（Langton et al., 2013）。

6、体外肺纤维化三维建模，利用Cellscale microsquisher进行平板压缩测试（图1）；分析交联度；组化染色；电镜观察。

图1 平板压缩实验测试体外肺纤维化三维模型。

结论：

胶原交联过程的翻译后调控失调（而非胶原浓度的增加）导致组织变硬。从纳米尺度上来看，胶原纤维结构和功能发生了异常，刚度增加，溶胀率下降，直径减少。在肺纤维化的半活体和动物模型中，共抑制赖氨酸氧化酶LOXL2和LOXL3可恢复正常胶原原纤维生成，降低组织刚度，改善肺功能。在人肺纤维化中胶原结构的改变是异常胞外基质的重要决定因素，抑制pyridinoline交联可维持力稳态，限制进行性纤维化过程中胞外基质的自我维持效应。

1]马克G琼斯，奥雷斯蒂斯，詹姆斯JW罗伯茨，克里伦，维多利亚J眼泪，露西曹，凯蒂尔问，大卫E聪明，亚历山德拉·邦芬蒂，彼得*，多尔蒂，切斯特赖，本斯廷*，布，苏菲五弗莱彻，本·马歇尔，桑杰乔盖，克里斯托弗J布雷列顿，塞琳娜切，克里斯蒂安奥滕斯米尔，杰克高尔布，马哈詹，法布尔，巴斯卡，沃尔夫冈，卢卡里切迪，凯瑟琳马奥雷利，菲利普蒙克，菲利普瑟纳和唐娜戴维斯。胶原结构-功能的纳米级失调破坏了机械稳态并介导肺纤维化。生命。2018; 7: e36354. [2]兰顿AK，格里菲斯C，谢拉特MJ，沃森RE。2013.老化皮肤中结构蛋白的交联：一种检测胺氧化酶活性的原位检测方法。