肺部疾病的發(fā)病機(jī)制通常很復(fù)雜，以多種細(xì)胞事件為特征，包括炎癥、細(xì)胞死亡和細(xì)胞增殖。這些事件在肺部疾病中受到調(diào)節(jié)的機(jī)制仍然知之甚少。自噬是清除細(xì)胞中“垃圾”的關(guān)鍵，防止異常細(xì)胞死亡，維持正常的細(xì)胞功能。它是一個(gè)依靠溶酶體降解自身細(xì)胞器或蛋白質(zhì)的細(xì)胞自我保護(hù)和自我更新機(jī)制，是真核細(xì)胞中細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和應(yīng)激適應(yīng)的重要過(guò)程。自噬的關(guān)鍵作用已在廣泛的病理生理?xiàng)l件下得到證實(shí)。在肺細(xì)胞中，自噬可能代表對(duì)暴露于應(yīng)激因子(包括缺氧、氧化劑、炎癥、缺血再灌注、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、藥物或吸入外源性物質(zhì))引起的損傷的一般誘導(dǎo)適應(yīng)性反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)自噬參與慢性阻塞性肺疾病(COPD)、特發(fā)性肺纖維化(IPF)、肺動(dòng)脈高壓(PH)、急性肺損傷、肺癌和其他肺疾病。近年來(lái)多項(xiàng)研究已經(jīng)取得了進(jìn)展，提高對(duì)自噬在實(shí)驗(yàn)和人類(lèi)肺部疾病中的功能作用的理解方面，強(qiáng)調(diào)自噬在肺部疾病發(fā)病機(jī)制及其治療靶點(diǎn)中的重要性。

1. PAK1介導(dǎo)的細(xì)胞骨架重排促進(jìn)SARS-CoV-2進(jìn)入和ACE2自噬降解

SARS-CoV-2是2019年新冠肺炎的病原體，對(duì)全球醫(yī)療系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了重大影響。ACE2是一種含血管緊張素的酶，可以防止腎素-血管緊張素系統(tǒng)的過(guò)度激活，是SARS-CoV-2的受體。ACE2與刺突蛋白相互作用，促進(jìn)病毒附著和進(jìn)入宿主細(xì)胞。然而，SARS-CoV-2感染也會(huì)促進(jìn)ACE2的降解。恢復(fù)ACE2表面表達(dá)是否對(duì)SARS-CoV-2感染有影響尚未確定。廣州醫(yī)科大學(xué)呼吸系統(tǒng)疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Yuxia Zhang團(tuán)隊(duì)表明ACE2刺突復(fù)合物通過(guò)自噬被內(nèi)吞和降解，其方式取決于網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用和PAK1介導(dǎo)的細(xì)胞骨架重排(圖1)^[1]。相比之下，游離細(xì)胞刺突蛋白以溶酶體依賴(lài)的方式選擇性切割成S1和S2亞基。重要的是，他們發(fā)現(xiàn)泛PAK抑制劑FRAX-486可以恢復(fù)ACE2表面表達(dá)，并抑制不同SARS-CoV-2菌株的感染。與未經(jīng)治療的倉(cāng)鼠相比，F(xiàn)RAX-486治療的倉(cāng)鼠的肺部病毒載量顯著降低，肺部炎癥減輕。這些研究結(jié)果確定了調(diào)節(jié)病毒進(jìn)入的新途徑，以及控制SARS-CoV-2感染毒株的治療靶點(diǎn)和候選化合物。

                                                                                     圖1 ACE2刺突復(fù)合物通過(guò)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用和PAK1介導(dǎo)的細(xì)胞骨架重排降解

2. 超分子納米纖維通過(guò)恢復(fù)自噬改善博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化

IPF是一種漸進(jìn)性、最終致命的間質(zhì)性肺病，可用的治療選擇有限。異常TRB3/p62蛋白相互作用(PPI)導(dǎo)致的自噬受損有助于IPF的進(jìn)展。南開(kāi)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院藥物化學(xué)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Jie Gao團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了特異性結(jié)合TRB3蛋白的肽納米纖維，并探索了其作為IPF治療方法的潛力^[2]。通過(guò)與自組裝片段(Ac-GFY)結(jié)合，TRB3結(jié)合肽基序A2可形成具有穩(wěn)定α-螺旋二級(jí)結(jié)構(gòu)的納米纖維。由此產(chǎn)生的肽(Ac-GFFY-A2)納米纖維在鹽水緩沖液中與TRB3蛋白具有特異性高親和力結(jié)合，并且具有更好的細(xì)胞攝取A2肽的能力。此外，靶向TRB3的肽納米纖維有效地干擾了活化的成纖維細(xì)胞和小鼠纖維化肺組織中異常的TRB3/p62 PPI，從而恢復(fù)了自噬功能障礙(圖2)。TRB3靶向肽納米纖維在體外抑制肌成纖維細(xì)胞分化、膠原蛋白產(chǎn)生和成纖維細(xì)胞遷移，在體內(nèi)抑制博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化。這項(xiàng)研究提供了一種超分子方法來(lái)調(diào)節(jié)PPI，并強(qiáng)調(diào)了通過(guò)恢復(fù)自噬治療IPF疾病的有前景的策略。

                                                                                          圖2 自噬相關(guān)肺纖維化進(jìn)展或Ac-GFFY-A2肽納米纖維體內(nèi)抗肺纖維化的可能機(jī)制

3. SMYD2甲基化PPARγ通過(guò)激活自噬促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的PH

肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞(PASMC)的過(guò)度增殖和隨之而來(lái)的肺血管重塑是PH的關(guān)鍵病理特征。武漢大學(xué)人民醫(yī)院心內(nèi)科Xin Yi團(tuán)隊(duì)證明賴(lài)氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶SMYD2在PH患者以及慢性缺氧誘導(dǎo)的PH動(dòng)物模型的PASMC中的表達(dá)上調(diào)^[3]。LLY-507對(duì)SMYD2的靶向抑制顯著減輕了大鼠體內(nèi)缺氧誘導(dǎo)的肺血管重塑和PH發(fā)展，并減少了體外大鼠PASMC的過(guò)度增殖。SMYD2過(guò)表達(dá)通過(guò)影響S期和G2期之間的細(xì)胞周期檢查點(diǎn)促進(jìn)大鼠PASMC的增殖，而SMYD2敲低則抑制其增殖。在機(jī)制上，SMYD2直接與PPARγ相互作用并單甲基化，抑制PPARγ的核易位和轉(zhuǎn)錄活性，從而進(jìn)一步促進(jìn)線粒體自噬，促進(jìn)PASMC增殖和PH發(fā)展(圖3)。PPARγ激動(dòng)劑羅格列酮在很大程度上消除了SMYD2過(guò)表達(dá)對(duì)PASMC增殖和PH的不利影響。這項(xiàng)研究提出SMYD2-PPARγ軸通過(guò)調(diào)控線粒體自噬誘導(dǎo)PASMC增殖參與PH形成的表觀遺傳學(xué)機(jī)制，靶向抑制SMYD2或激活PPARγ可能成為防治PH的新靶點(diǎn)。

                                                                                                      圖3 SMYD2甲基化PPARγ通過(guò)激活自噬促進(jìn)缺氧誘導(dǎo)的PH

云克隆不僅可提供多種呼吸系統(tǒng)疾病動(dòng)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(jiàn)呼吸系統(tǒng)疾病。還具有多個(gè)物種肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞、肺成纖維細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞、肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞等原代細(xì)胞和各類(lèi)呼吸系統(tǒng)疾病和自噬相關(guān)檢測(cè)指標(biāo)，可助力廣大科研工作者進(jìn)行呼吸系統(tǒng)疾病與自噬相關(guān)研究。

相關(guān)動(dòng)物疾病模型

肺纖維化(PF)小鼠模型

模型編號(hào)：DSI518Mu01

建模方法：

SPF級(jí)C57/BL6雌性小鼠，體重約18~20g。使用氣管滴注博來(lái)霉素法建模。

麻醉小鼠，仰臥固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，頸部去毛后酒精消毒，切開(kāi)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(wú)阻力，則注入博萊霉素 5mg/kg/L（對(duì)照組注入等量的生理鹽水）。手術(shù)完畢后迅速將動(dòng)物直立、旋轉(zhuǎn)，使藥液在肺內(nèi)分布均勻，動(dòng)物清醒后常規(guī)飼養(yǎng)。

哮喘小鼠模型

模型編號(hào)：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(shí)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(shí)腹腔注射明礬致敏佐劑0.2ml，對(duì)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(shí)小鼠放入有機(jī)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(cè)。以小鼠出現(xiàn)煩躁不安、呼吸急促、腹肌痙攣等陽(yáng)性反應(yīng)作為造模成功的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)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。

參考文獻(xiàn)

[1]Liu M, Lu B, Li Y, et al. P21-activated kinase 1 (PAK1)-mediated cytoskeleton rearrangement promotes SARS-CoV-2 entry and ACE2 autophagic degradation. Signal Transduct Target Ther. 2023;8(1):385. (IF=40.8)

[2]Zheng D, Guo J, Liang Z, et al. Supramolecular Nanofibers Ameliorate Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis by Restoring Autophagy. Adv Sci (Weinh). 2024;11(28):e2401327. (IF=14.3)

[3]Li Y, Wei X, Xiao R, et al. SMYD2-Methylated PPARγ Facilitates Hypoxia-Induced Pulmonary Hypertension by Activating Mitophagy. Circ Res. 2024;135(1):93-109. (IF=16.5)