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急性呼吸窘迫综合征(ARDS)药物治疗靶点不明,尚无特效药物。研究人员开展 AKBA 对 ARDS 作用机制的研究。结果发现 AKBA 通过 U-STAT1/BST2 通路发挥作用,这为 ARDS 治疗提供新策略。
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)如同潜伏在患者身边的 “隐形杀手”,时刻威胁着人们的生命健康。在全球范围内,每年有超过 300 万例 ARDS 患者,这一数据令人触目惊心。目前,ARDS 的治疗面临着诸多困境,其药物治疗靶点一直模糊不清,医生们在临床治疗时常常 “束手无策”,因为始终没有找到专门针对 ARDS 的特效药物。不过,随着医学研究的深入,人们逐渐将目光聚焦到一些关键的生物学靶点和通路,比如内皮损伤相关的通路,希望能从中找到治疗 ARDS 的突破口。
在此背景下,重庆医科大学附属第一医院等机构的研究人员勇挑重担,开启了一项极具意义的研究。他们将研究重点放在了乙酰 - 11 - 酮 -β- 乳香酸(AKBA)上,旨在探索 AKBA 对 ARDS 的干预效果及其潜在机制。经过一系列严谨的实验研究,他们发现 AKBA 可能是干预 ARDS 的潜在策略。AKBA 能够抑制细胞凋亡和自噬,促进细胞迁移和管腔形成,减轻小鼠肺组织损伤。并且,未磷酸化的信号转导及转录激活因子 1(U-STAT1)会结合到骨髓基质细胞抗原 2(BST2)的转录启动子上,促使更多 AKBA 锚定在人肺微血管内皮细胞(HPMECs)上,从而发挥对 ARDS 的缓解作用 。这一发现为 ARDS 的治疗带来了新的希望,为开发更有效的治疗方法提供了重要的理论依据。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
为了开展这项研究,研究人员运用了多种关键技术方法。在样本方面,纳入了 15 例脓毒性休克合并急性肺损伤患者和 15 例健康对照者的外周血样本,同时使用了 C57BL/6 J 雄性小鼠进行动物实验。技术上,利用转录组学和蛋白质组学技术分析基因和蛋白质表达差异;采用细胞热迁移分析(CETSA)和药物亲和反应靶点稳定性(DARTS) - WB 验证蛋白与药物的相互作用;通过分子对接和分子动力学模拟探究 AKBA 与 BST2 的结合模式;运用染色质免疫沉淀 - 定量聚合酶链反应(CHIP-qPCR)确定 STAT1 与 BST2 启动子的结合关系。
研究结果主要从以下几个方面展开:
- AKBA 对 ARDS 的缓解作用:通过体外实验,在小管形成实验中,发现 AKBA 有效抑制脂多糖(LPS)诱导的 HPMECs 小管形成降解;在细胞增殖实验(集落形成实验和 EDU 实验)中,AKBA 能缓解 LPS 诱导的 HPMECs 增殖能力下降;CCK8 实验显示 AKBA 处理的 HPMECs 活性显著恢复;伤口愈合实验和 Transwell 实验表明 AKBA 可缓解 LPS 诱导的 HPMECs 迁移能力降低;免疫荧光实验和透射电镜显示 AKBA 能减轻 LPS 诱导的 HPMECs 自噬水平升高。体内实验中,HE 染色显示 AKBA 能减轻小鼠肺组织损伤;免疫荧光和免疫组化实验表明 AKBA 可抑制小鼠肺组织的自噬和凋亡。
- 转录组学和蛋白质组学分析:对 LPS 或 AKBA 处理的 HPMECs 进行转录组学和蛋白质组学分析,发现 LPS + AKBA 组与 LPS + DMSO 组相比,有多个基因和蛋白质表达发生变化,其中 BST2 和 STAT1 是差异表达基因之一。
- AKBA 与 BST2、STAT1 的关系:检测发现患者外周血中 BST2 表达降低,HPMECs 中 BST2 和 STAT1 的 mRNA 表达在 LPS + AKBA 组显著增加。分子对接显示 AKBA 可能通过 BST2 进入细胞,CETSA 技术验证了二者相互作用。双荧光素酶报告实验、分子动力学模拟、DARTS-WB 和 CHIP-qPCR 等实验表明 STAT1 是 BST2 的转录因子,AKBA 可能通过调节 U-STAT1/BST2 通路发挥作用。
- U-STAT1/BST2 对 HPMECs 功能的影响:实验表明,敲低 BST2 或 STAT1 会削弱 AKBA 对 HPMECs 的保护作用,包括抑制细胞增殖、迁移和管腔形成,促进细胞凋亡和自噬;而过表达 BST2 或 STAT1 则有相反效果。
- AKBA 对小鼠肺组织损伤的作用机制:在小鼠实验中,转染 OE-BST2 或 OE-STAT1 可降低 CLP 诱导的小鼠肺组织 LC3 荧光,减轻肺组织损伤;而转染 sh-BST2 或 sh-STAT1 则加重损伤,增加肺组织凋亡水平。
研究结论表明,AKBA 对 ARDS 具有积极的干预作用,U-STAT1/BST2 在其中发挥了不可或缺的作用,这为改善 ARDS 患者的治疗策略提供了新的方向。在讨论部分,研究人员也指出,虽然该研究取得了重要成果,但仍存在一些局限性。例如,验证 BST2 作为 AKBA 相互作用靶点蛋白的方法有待优化,AKBA 通过靶向 BST2 穿透 HPMECs 的机制尚未明确,ISG15 介导的 ISG - 酰化维持 BST2 和 U - STAT1 高表达的机制也需进一步研究。不过,总体而言,这项研究为 ARDS 的治疗研究开辟了新道路,激励着更多科研人员深入探索,有望为 ARDS 患者带来更有效的治疗方案,拯救更多生命。