一、文献背景
良性气道狭窄(BAS)是一种常见的呼吸系统疾病,其特征是不同程度的呼吸困难,严重时可导致窒息甚至死亡。BAS 的主要病因是机械损伤,如插管后气管狭窄、气管切开术后气管狭窄和术后气管狭窄等。随着公共卫生事件的频繁发生,如 COVID-19,气管插管成为治疗危重病人的重要工具,但长期气管插管会增加 BAS 的风险。
目前临床上对 BAS 的干预主要依赖于综合支气管镜治疗,如支架植入和球囊扩张等,虽然手术效果显著,但可能导致二次损伤,引发肉芽组织过度增生和气管再狭窄。因此,寻找新的治疗靶点至关重要。
二、研究方法
单细胞 RNA 测序(scRNA-seq) :对 3 例正常气管组织和 4 例 BAS 患者肉芽组织进行 scRNA-seq,共捕获 31478 个正常组细胞和 27108 个肉芽组细胞,分析细胞类型及 cGAS-STING 通路的表达异质性。
动物实验 :通过刷子损伤小鼠气管建立 BAS 模型,观察小鼠气管组织的病理变化、检测相关基因和蛋白的表达水平等,以研究 cGAS-STING 通路在 BAS 中的作用。
药物干预实验 :使用 STING 抑制剂 C176、cGAS 抑制剂 RU.521、IL-6 中和抗体等对小鼠进行治疗,观察其对 BAS 的影响。
细胞实验 :从死亡的上皮细胞上清液中培养骨髓来源的巨噬细胞(BMDMs),检测其 STING 磷酸化水平、IL-6 的表达水平等;将小鼠气管 DNA 转染至 BMDMs,观察其对巨噬细胞和成纤维细胞的影响。
三、关键发现与结论
cGAS-STING 通路在 BAS 中的表达及作用 :通过单细胞 RNA 测序发现,cGAS-STING 通路在 BAS 患者的肉芽组织中高度表达,且主要集中在免疫细胞如巨噬细胞、T 细胞和中性粒细胞中。在小鼠模型中,气管损伤后 dsDNA 含量显著增加,激活了 cGAS-STING 通路,促进了炎症反应和纤维化过程。
STING 抑制对 BAS 的影响 :STING 抑制或缺陷可有效缓解 BAS 小鼠的气管纤维化,减少急性和慢性炎症。巨噬细胞耗竭也可有效改善 BAS。
巨噬细胞在 BAS 中的作用机制 :dsDNA 从受损的上皮细胞中释放,激活巨噬细胞的 cGAS-STING 通路,诱导 IL-6 表达,激活 STAT3,进而促进成纤维细胞的激活和纤维化。
LabEx 的主要贡献
显示了不同处理组小鼠气管组织中炎症因子蛋白水平的变化,其中包括使用 PBS 和 C176 处理的 BAS 组小鼠的对比。
在炎症因子分析部分,LabEx 利用 Luminex 多重细胞因子检测技术,对小鼠气管组织分离后的炎症细胞因子进行了检测,包括 IL-6、CCL20、IL-1β、CXCL5、TNF-α、GM-CSF、CX3CL1、CCL1、CXCL13、IL-16、IFN-γ、CXCL10、IL-2、CXCL11、IL-4、CCL7、CCL12、CCL2、CCL22、CCL5、IL-10、CXCL1、CCL27、CCL17、CCL19、CXCL16、CXCL12、CCL24、CCL11、CCL4、CCL3 等,为研究提供了重要的炎症因子数据,有助于深入理解 cGAS-STING 通路在 BAS 中引发的炎症反应和纤维化过程中的细胞因子网络变化。