PKM2 regulates cigarette smoke-induced airway inflammation and epithelial-to-mesenchymal transition via modulating PINK1/Parkin-mediated mitophagy

粒体自噬 基因敲除 巴基斯坦卢比 上皮-间质转换 炎症 小干扰RNA 细胞生物学 化学 癌症研究 生物 下调和上调 免疫学 转染 丙酮酸激酶 细胞凋亡 糖酵解 自噬 生物化学 新陈代谢 基因
作者
Diandian Li,Cheng Shen,Lian Liu,Jun Hu,Jiangyue Qin,Luqi Dai,Lijuan Gao,Mengxin Cheng,Dingran Wang,Rong Bao,Bo Wang
出处
期刊:Toxicology [Elsevier BV]
卷期号:477: 153251-153251 被引量:37
标识
DOI:10.1016/j.tox.2022.153251
摘要

Cigarette smoke (CS) mediates inflammation and epithelial-mesenchymal transition (EMT) in bronchial epithelial cells, contributing to airway remodeling in chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Cross-talk between metabolic pathways and cell signaling has emerged as an important focus of research in the field of inflammation. Here, we established in vitro and in vivo models of CS-induced COPD to elucidate the role of pyruvate kinase M2 (PKM2), a glycolytic enzyme, in CS-induced airway remodeling. Exposure to CS significantly increased PKM2 expression in lung tissues of C57BL/6 mice and BEAS-2B cells, which positively related to the levels of airway inflammation and EMT. Administering PKM2 inhibitor shikonin attenuated CS-induced airway inflammation and EMT process. Moreover, knockdown of PKM2 by small-interfering RNA (siRNA) decreased the release of TNF-α and IL-8, ROS and reversed the CS extract (CSE)-induced changes of N-cadherin and E-cadherin in BEAS-2B cells. In CSE-treated cells, we also observed enhancement of PINK1/Parkin-mediated mitophagy, which were decreased by PKM2 siRNA. Furthermore, pretreatment with mitophagy inducer CCCP before CSE stimulation led to increased expressions of both nuclear and cytosolic PKM2, accompanied by reduction of TGF-β-induced factor homeobox 2 (TGIF2), a repressor of TGF-β1/smad pathway and EMT, while PKM2 knockdown restored the expression of TGIF2. Our results imply that CS induces PKM2 upregulation in airway epithelial cells, acting in synergism with PINK/Parkin-mediated mitophagy, which may initiate and exaggerate airway inflammation and EMT process. Further studies will be required to elucidate more molecular details and other pathways by which PKM2-mitophagy signaling regulates the effector function of airway epithelial.
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