鼻上皮细胞中SerpinB2通过STAT6信号通路调控MUC5AC表达在变应性鼻炎中的作用及机制研究

《Frontiers in Immunology》：Elevated SerpinB2 regulates MUC5AC expression via STAT6 signaling in nasal epithelial cells in allergic rhinitis

本研究揭示了变应性鼻炎（AR）中SerpinB2通过激活STAT6信号通路调控MUC5AC表达的新机制，为AR黏液高分泌的治疗提供了潜在靶点。作者发现AR患者鼻上皮细胞（NECs）中SerpinB2显著上调，且与MUC5AC表达呈正相关。体外实验证实IL-13诱导SerpinB2和MUC5AC表达，而SerpinB2敲降或过表达可相应调控MUC5AC水平。STAT6抑制剂可逆转SerpinB2诱导的MUC5AC上调，表明STAT6通路的关键作用。该研究为AR的靶向治疗提供了新思路。

　　

背景

变应性鼻炎（AR）是一种由IgE介导的鼻黏膜慢性炎症性疾病，以黏液高分泌为显著特征，导致鼻塞、流涕等症状。MUC5AC作为主要的凝胶形成黏蛋白，在呼吸道杯状细胞中 predominant 表达，并在过敏性疾病中上调。IL-13等2型（T2）细胞因子通过激活STAT6信号通路诱导杯状细胞增生和MUC5AC转录。SerpinB2（又称纤溶酶原激活物抑制剂2型，PAI-2）是丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族成员，主要在气道上皮细胞表达。研究表明，SerpinB2在哮喘患者支气管上皮细胞中显著升高，且与临床标志物如FEV₁、FeNO、嗜酸性粒细胞计数和哮喘严重程度相关。单细胞测序分析发现，SerpinB2是IL-13暴露后人支气管上皮细胞核心上调基因之一。前期研究发现，IL-13诱导的SerpinB2可促进鼻息肉上皮细胞中15-脂氧合酶-1（15LO1）及其下游标志物CCL26和iNOS的表达。基于此，本研究假设AR中SerpinB2水平升高可增加MUC5AC表达，从而参与AR黏液高分泌。

方法

研究纳入15名健康对照（HC）、16名间歇性AR（iAR）和14名持续性AR（pAR）患者。通过生物信息学方法分析Gene Expression Omnibus（GEO）数据库（登录号GSE261706）的单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据。采用qRT-PCR、Western blot、免疫荧光和ELISA检测新鲜鼻上皮细胞（NECs）和鼻分泌物中SerpinB2、MUC5AC、STAT6等的表达。原代NECs在气液界面（ALI）培养，并给予IL-13、SerpinB2 Dicer-substrate短干扰RNA（DsiRNAs）转染、外源性SerpinB2和pSTAT6抑制剂处理。统计分析使用R版本4.3.1、JMP Pro软件和GraphPad Prism 9进行。

结果

生物信息学分析显示，与对照组相比，AR组上皮细胞和免疫细胞比例显著增加。SerpinB2主要在上皮细胞表达，且在AR组显著上调。差异基因表达分析发现，AR上皮细胞中SerpinB2以及CCL26、ALOX15和POSTN等T2免疫相关基因显著上调。qRT-PCR验证了SerpinB2、MUC5AC、CCL26、ALOX15和POSTN mRNA在iAR和pAR患者中均显著升高，而CCL24仅在pAR中升高，MUC5B无显著变化。SerpinB2 mRNA表达与MUC5AC、CCL26、ALOX15和POSTN呈正相关，与MUC5B和CCL24无相关性。Western blot和ELISA证实SerpinB2和MUC5AC蛋白在iAR和pAR组织中上调。免疫荧光染色显示，AR组织中MUC5AC阳性上皮细胞增多，且SerpinB2与MUC5AC共定位。体外实验表明，IL-13以剂量和时间依赖性方式诱导SerpinB2和MUC5AC表达。SerpinB2 siRNA转染可抑制IL-13诱导的MUC5AC表达，而外源性SerpinB2处理可增加MUC5AC表达。外源性SerpinB2增强STAT6磷酸化和MUC5AC表达，STAT6抑制剂AS1517499可逆转这一效应。

讨论

本研究首次揭示SerpinB2在AR中通过STAT6信号通路调控MUC5AC表达的作用机制。SerpinB2在AR患者鼻上皮细胞中显著上调，且与MUC5AC表达及组织嗜酸性炎症程度正相关，提示SerpinB2可能参与AR发病过程，促进黏液高分泌和组织嗜酸性炎症。SerpinB2作为T2炎症的关键调节因子，在哮喘和鼻息肉中已有研究，但其在AR中的作用尚不明确。本研究通过单细胞测序和实验验证，证实SerpinB2主要在上皮细胞表达，且与POSTN等T2生物标志物相关，突出了其在AR病理中的重要性。SerpinB2可能通过调控tPA/uPA系统与STAT6信号通路交互，影响IL-13诱导的MUC5AC表达，这为未来研究提供了新方向。研究局限性包括样本量较小、AR分类和过敏原类型有限，以及缺乏体内模型验证。未来需扩大样本量，涵盖更多AR类型，并利用基因敲除或过表达小鼠模型深入探讨SerpinB2在AR中的作用。

结论

SerpinB2在AR鼻上皮细胞中上调，并通过STAT6信号通路激活促进MUC5AC表达，参与黏液高分泌。靶向SerpinB2可能为AR治疗提供新策略。