壞死性凋亡與肺部健康：探索未來的治療策略
細胞死亡被認(rèn)為是肺損傷發(fā)展的驅(qū)動因素。作為一種新型程序化細胞死亡方式，壞死性凋亡最近受到了越來越多的科學(xué)關(guān)注。壞死性凋亡是一種在先天免疫中很重要的免疫原性調(diào)節(jié)細胞死亡程序，與多種情況下肺損傷的發(fā)展有關(guān)。其特征是裂解細胞死亡和隨之而來的內(nèi)源性炎癥介質(zhì)的細胞外釋放，會引發(fā)炎癥或引起先天免疫反應(yīng)，通過釋放損傷相關(guān)分子模式來保護機體。不同的刺激，包括感染性和無菌性，都可以誘發(fā)壞死性凋亡，根據(jù)這種反應(yīng)的背景和持續(xù)時間，由此產(chǎn)生的影響可能對宿主具有保護性或病理性影響。越來越多的證據(jù)表明，壞死性凋亡與肺部疾病的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)，例如肺部感染、急性肺損傷(ALI)/急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)、哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)等。因此，壞死性凋亡是未來治療肺部疾病的可能靶點。
1. 壞死性凋亡阻斷可預(yù)防重度流感患者的肺損傷
嚴(yán)重的甲型流感病毒(IAV)感染可導(dǎo)致過度炎癥、肺損傷和ARDS，目前尚無有效的藥物治療。壞死性凋亡是ARDS和相關(guān)炎性疾病治療干預(yù)的一個有吸引力的切入點，因為它在嚴(yán)重IAV感染期間會引發(fā)致病性肺部炎癥和致死性。美國費城福克斯-蔡斯癌癥中心免疫學(xué)中心Siddharth Balachandran團隊發(fā)現(xiàn)一種新開發(fā)的受體相互作用蛋白激酶3(RIPK3)抑制劑UH15-38在體內(nèi)有效和選擇性地阻斷了IAV引發(fā)的肺泡上皮細胞壞死性凋亡(圖1)[1]。UH15-38改善了肺部炎癥，并預(yù)防了感染實驗室適應(yīng)型和流行型IAV后的死亡率，而不會損害抗病毒適應(yīng)性免疫反應(yīng)或阻礙病毒清除。UH15-38即使在感染后期也顯示出強大的治療效果，這表明RIPK3阻斷可能對IAV驅(qū)動的ARDS和其他高度炎癥性疾病的患者提供臨床益處。
圖1 UH15-38可預(yù)防IAV感染肺部的壞死性凋亡、炎癥和損傷
2. RIPK1激酶依賴性炎癥和細胞死亡驅(qū)動COPD發(fā)病
RIPK1是調(diào)節(jié)細胞死亡(包括凋亡和壞死性凋亡)和炎癥的關(guān)鍵介質(zhì)，兩者都是COPD發(fā)病機制的驅(qū)動因素。比利時根特大學(xué)醫(yī)院呼吸內(nèi)科Ken R. Bracke團隊確定了RIPK1激酶依賴性細胞死亡和炎癥在COPD發(fā)病機制中的作用[2]。RIPK1在COPD肺泡1型(AT1)、AT2、纖毛和神經(jīng)內(nèi)分泌細胞中的表達增加。與從不吸煙者和沒有氣流限制的吸煙者相比，COPD患者氣道上皮中的RIPK1蛋白水平顯著升高。在小鼠中，暴露于香煙煙霧(CS)同樣增加了AT2細胞中Ripk1的表達，并進一步增加了肺泡巨噬細胞和T細胞中的Ripk1表達。RIPK1激酶活性的遺傳和/或藥理學(xué)抑制顯著減輕了急性和亞急性CS暴露后的氣道炎癥，以及慢性CS暴露后氣道重塑、肺氣腫、凋亡和壞死性凋亡(圖2)。這些結(jié)果表明RIPK1激酶抑制在COPD實驗?zāi)Ｐ椭芯哂斜Ｗo作用，可能是一種新的有前景的治療方法。
圖2 抑制RIPK1激酶活性可減輕慢性CS誘導(dǎo)的RIPK1蛋白激酶依賴性凋亡和壞死性凋亡
3. 抑制壞死性凋亡可增強肺移植物的保護
使用“擴展標(biāo)準(zhǔn)”或“邊緣”供體，例如心循環(huán)死亡后供體捐獻的肺，是解決器官短缺問題的選擇之一。然而，要有效的保存策略來減少肺移植物缺血損傷以改善移植后受者預(yù)后。英國倫敦切爾西和威斯敏斯特醫(yī)院Daqing Ma團隊旨在確定補充α2-腎上腺素受體激動劑右美托咪啶(Dex)的移植物保存溶液是否通過減少受調(diào)節(jié)的細胞死亡，特別是壞死性凋亡來保護肺移植物[3]。心臟循環(huán)系統(tǒng)死亡后長時間的缺血引發(fā)了Rip激酶介導(dǎo)的壞死性凋亡，冷儲存損傷和肺移植物損傷加劇了這種凋亡。Dex補充劑通過上調(diào)Nrf2激活和減少氧化應(yīng)激顯著減少壞死性凋亡，從而顯著改善肺移植物形態(tài)(圖3)。Dex治療還減輕了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，穩(wěn)定了溶酶體并促進了細胞膜再密封功能，從而減少了A549細胞低溫缺氧再氧合后的細胞死亡和炎癥激活。這些數(shù)據(jù)表明，在器官保存溶液中添加Dex可能會減少肺移植物的IR損傷，從而改善移植物功能并減少炎癥。
圖3 Dex介導(dǎo)的肺移植保護的分子機制
云克隆不僅可提供多種呼吸系統(tǒng)疾病動物模型，包括急性肺損傷、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、支氣管炎、肺栓塞、肺炎、肺纖維化等，涵蓋常見呼吸系統(tǒng)疾病。還具有多個物種肺微血管內(nèi)皮細胞、肺成纖維細胞、肺泡上皮細胞等原代細胞和各類呼吸系統(tǒng)疾病和壞死性凋亡相關(guān)檢測指標(biāo)，可助力廣大科研工作者進行呼吸系統(tǒng)疾病與壞死性凋亡相關(guān)研究。
相關(guān)動物模型
肺纖維化(PF)小鼠模型
模型編號：DSI518Mu01
建模方法：SPF級C57/BL6雌性小鼠，體重約18~20g。使用氣管滴注博來霉素法建模。麻醉小鼠，仰臥固定于實驗臺上，頸部去毛后酒精消毒，切開皮膚，逐層暴露氣管，將1mL注射器經(jīng)兩氣管軟骨環(huán)間隙朝向心端刺入氣管，回抽無阻力，則注入博萊霉素 5mg/kg/L（對照組注入等量的生理鹽水）。手術(shù)完畢后迅速將動物直立、旋轉(zhuǎn)，使藥液在肺內(nèi)分布均勻，動物清醒后常規(guī)飼養(yǎng)。
模型展示：
哮喘小鼠模型
模型編號：DSI528Mu01
建模方法：
1.明礬致敏佐劑：10%明礬溶液（溶于雙蒸水）2ml與500ug/ml OVA（溶于PBS）2ml等量混合后，用NAOH調(diào)PH值為6.5，室溫孵育60min，750r/min，離心5min，去掉上清液，重溶于2ml PBS。致敏時每只小鼠腹腔注射200ul，其中含2mg明礬和100ug OVA。
2.致敏：小鼠分別于第0、14天時腹腔注射明礬致敏佐劑0.2ml，對照組注射相同劑量的PBS溶液，正常飲食飼養(yǎng)。
3.激發(fā)：霧化吸入，第21天時小鼠放入有機玻璃箱，5% OVA霧化吸入。每天30min，共7d，最后一次致敏后24h內(nèi)檢測。以小鼠出現(xiàn)煩躁不安、呼吸急促、腹肌痙攣等陽性反應(yīng)作為造模成功的標(biāo)準(zhǔn)。對照組采用PBS霧化吸入，其他操作均相同。
4.末次激發(fā)24h麻醉小鼠，摘眼球取血，室溫靜置2h后于4℃3000r離心10分鐘提取血清，放入-80冰箱凍存。取左肺組織于4%多聚甲醛溶液中固定用于病理染色；右肺組織液氮冷凍，-80℃保存用于分生標(biāo)本。
模型展示：
參考文獻
[1]Gautam A, Boyd DF, Nikhar S, et al. Necroptosis blockade prevents lung injury in severe influenza. Nature. 2024;628(8009):835-843. (IF=50.5)
[2]Van Eeckhoutte HP, Donovan C, Kim RY, et al. RIPK1 kinase-dependent inflammation and cell death contribute to the pathogenesis of COPD. Eur Respir J. 2023;61(4):2201506. (IF=16.6)
[3]Chen Q, Liu X, Liu Z, et al. Tackling regulated cell death yields enhanced protection in lung grafts. Theranostics. 2023;13(13):4376-4390. (IF=12.4)