越来越多的研究表明线粒体功能障碍在众多重大疾病的发生发展过程中扮演着重要的角色，包括炎症，肿瘤，代谢性疾病和神经退行性疾病等。线粒体在能量产生、细胞代谢、生存和死亡中有重要作用，如果线粒体过度损伤或者损伤的线粒体得不到及时清除即会导致疾病的发生。SHP2是一种由蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型11(protein-tyrosine phosphatase，nonreceptor-type11，PTPN11)基因编码的非受体型蛋白质酪氨酸磷酸酶，在很多生理过程和疾病中发挥重要作用。本论文围绕酪氨酸磷酸酶SHP2展开了研究，发现其对线粒体的功能具有重要调节作用，继而影响NLRP3炎症小体活化和自噬的发生。NLRP3炎症小体是由天然免疫模式识别受体介导的对于外源微生物和内源损伤信号的清除作用，同时也会诱发炎症反应。急性炎症通常会引起免疫细胞的浸润，清除危险信号，最终使组织得到修复，线粒体自噬是机体将损伤线粒体清除的过程;炎症的慢性化持续是多种慢性疾病的重要因素，包括多种自身免疫性疾病、代谢性疾病等，不可控的炎症甚至会导致炎症的恶性转化，促进肿瘤的发生和发展。本研究通过构建巨噬细胞中以及多巴胺神经元细胞中SHP2敲除小鼠，探讨SHP2对线粒体功能的调控作用及其在相关疾病中的作用。　　为开展这个研究，在第一章中综述了线粒体调控NLRP3炎症小体活化和自噬发生过程中的研究进展，介绍了两者对于相关疾病的调控作用及治疗现状;叙述了磷酸酶SHP2在多种信号通路传递中的调控作用，以及不同组织中磷酸酶SHP2在相关疾病中所扮演的角色。依据这些研究进展，提出本论文的研究设想。　　在第二章中，我们发现SHP2可以正调控Parkin介导的线粒体自噬，在神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y上敲低SHP2显著抑制线粒体自噬，而过表达SHP2则显著促进了线粒体自噬。进一步研究发现，SHP2影响了Parkin线粒体定位以及Parkin下游线粒体外膜蛋白Tom20泛素化及降解，且SHP2对线粒体自噬的调控作用依赖于其磷酸酶活性。在cccp诱导的线粒体自噬发生过程中，SHP2可以与Parkin相互作用，有意思的是伴随着Parkin的Ser磷酸化水平显著升高，Tyr磷酸化水平则显著降低，提示Tyr磷酸化可能对Parkin-的活性有调控作用。于是通过比较不同物种之间Parkin的氨基酸序列保守性，我们发现六个相对保守酪氨酸残基，于是将这六个Tyr分别进行突变，以期寻找到调控Parkin活性的酪氨酸磷酸化位点。进一步研究发现SHP2能逆转Parkin C431S突变导致的自噬缺失，但其机理尚不明确。　　为研究磷酸酶SHP2对巨噬细胞功能的影响，我们构建了巨噬细胞SHP2条件敲除小鼠(cSHP2-KO小鼠)以及CASP1敲除巨噬细胞SHP2条件敲除小鼠(DKO小鼠):lyz-cre(lyz+macrophage上表达)与SHP-2f/f小鼠杂交得到cSHP2-KO小鼠;CSHP2-KO与CASP-/-小鼠杂交得到DKO小鼠;并且用慢病毒shRNA构建了SHP2敲低的THP-1细胞株。　　在第三章中，我们发现在巨噬细胞中伴随着NLRP3炎症小体活化，SHP2由胞浆转位到线粒体的现象，提示SHP2可能参与了线粒体功能的调控。与预想一致的是，当巨噬细胞中SHP2缺失以后，线粒体膜电位坍塌加剧、ROS的产生以及mtDNA的释放显著增加、线粒体自噬被抑制。　　为了阐明SHP2对线粒体稳态调控的分子机制，在第四章中我们使用GST-SHP2蛋白进行pulldown实验，发现了SHP2的新结合蛋白ANT1。生物信息学分析显示SHP2具有蛋白定位序列RRWFH，当此序列缺失时，SHP2向线粒体的转位以及与ANT1的相互作用随之消失。SHP2缺失导致NLRP3炎症小体活化加剧，与此同时，ANT1敲低则抑制了SHP2缺失导致的线粒体膜电位下降、ROS的产生以及mtDNA的释放，并且逆转SHP2缺失加剧的NLRP3炎症小体活化。通过点突变试验，我们发现SHP2可以使ANT1的191位络氨酸去磷酸化，从而维持线粒体外膜的通透性、阻止mtDNA及ROS释放最终抑制NLRP3炎症小体活化。以上结果说明，SHP2-ANT1是线粒体调控NLRP3炎症小体的分子桥梁。　　第五章考察了巨噬细胞中SHP2在不同疾病中的作用，发现巨噬细胞中SHP2敲除加剧了小鼠实验性脑脊髓炎和腹膜炎的发病，SHP2激动剂齐墩果酸可通过抑制NLRP3炎症小体的活化改善腹膜炎的发病程度。此外，鉴于NLRP3炎症小体与代谢疾病关系密切，我们还考察了cSHP2-KO对于高脂诱导的肥胖及胰岛素抵抗小鼠模型的影响。令人惊讶的是，虽然cSHP2-KO导致高脂饮食下小鼠体内或者LPS+PA/LPS+ceramide刺激的细胞中NLRP3炎症小体活化均加剧，但是cSHP2-KO却显著抑制高脂诱导的肥胖及胰岛素抵抗，且这种改善主要依赖于脂肪肝的改善，CASP1-KO以及anti-IL-18给药处理均逆转了cSHP2-KO对高脂诱导的胰岛素抵抗的改善作用，SHP2磷酸酶活抑制剂PHPS1给药也可以显著改善高脂诱导的胰岛素抵抗及脂肪肝。进一步的体外实验证明，IL-18可以拮抗IL-1β作用改善肝细胞中胰岛素信号通路敏感性，增强脂代谢。这些结果提示，虽然阻断NLRP3炎症小体介导IL-1β的产生可降低高脂诱导的肥胖及胰岛素抵抗，但是足量的由NLRP3炎症小体介导的IL-18则可抑制高脂诱导的肥胖及胰岛素抵抗，表明NLRP3炎症小体对肥胖及胰岛素抵抗的双向调节作用。　　综上所述，本论文发现并证实了蛋白磷酸酶SHP2对线粒体功能的影响及其在线粒体及自噬NLRP3炎症小体活化过程中的重要作用。这些发现为线粒体功能的调控提出了新的线索和手段，丰富了NLRP3炎症小体及线粒体自噬的调控机制，为线粒体功能障碍相关疾病的治疗提了新的药物靶标。