HAS2功能缺失通过G-CSF/TGF-β信号轴加剧弹性蛋白酶诱导的小鼠中性粒细胞气道炎症与肺气肿

本研究揭示了透明质酸合酶2（HAS2）在慢性阻塞性肺病（COPD）中的关键保护作用。通过构建猪胰腺弹性蛋白酶（PPE）诱导的COPD小鼠模型，发现Has2+/?小鼠表现为更严重的中性粒细胞气道炎症、肺气肿进展及G-CSF水平升高/TGF-β1信号抑制。RNA测序证实HAS2通过调控高分子量透明质酸（HMW-HA）合成与TGF-β通路维持肺稳态，为COPD靶向治疗提供新视角。

　　

引言

慢性阻塞性肺病（COPD）是一种以持续性气流受限为特征的异质性肺部疾病，其主要病因包括长期暴露于香烟烟雾等有害物质。透明质酸合酶2（HAS2）负责合成具有抗炎作用的高分子量透明质酸（HMW-HA）。既往研究表明HAS2功能异常可能加剧COPD，但其对肺气肿进展的具体影响尚未明确。本研究旨在通过猪胰腺弹性蛋白酶（PPE）诱导的COPD小鼠模型，探究Has2缺失是否加重气道炎症和肺气肿。

方法

研究使用8-12周龄雌性C57BL/6背景野生型（WT）和Has2杂合缺陷（Has2^+/?）小鼠。通过气管内灌注3.75 U的PPE建立肺气肿模型，并在第1、4、21天采集样本。实验分为四组：WT对照组、Has2^+/?对照组、WT-PPE处理组和Has2^+/?-PPE处理组。通过组织病理学分析平均线性间距（MLI）评估肺气肿程度，支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞计数分析炎症水平，ELISA和多重细胞因子检测测定肺组织匀浆中TGF-β1及G-CSF等因子浓度，并通过RNA测序（RNA-seq）进行基因表达谱和通路分析。

结果

肺气肿发展增强：组织学分析显示，PPE处理后Has2^+/?小鼠肺泡空间扩大和肺泡壁破坏程度显著高于WT小鼠。MLI测量证实Has2^+/?小鼠在第1、4、21天均出现更严重的肺气肿病变。

中性粒细胞炎症加剧：BALF细胞计数表明，Has2^+/?-PPE小鼠的总细胞数和中性粒细胞数在第1天和第4天均显著高于WT-PPE组，而淋巴细胞和嗜酸性粒细胞计数相对较低，提示Has2缺失特异性地加剧了中性粒细胞主导的炎症反应。

TGF-β1信号抑制：肺组织匀浆中TGF-β1蛋白水平在Has2^+/?小鼠中普遍降低，且在PPE处理后第21天出现显著差异，表明Has2功能缺失导致TGF-β信号通路持续抑制。

G-CSF水平升高：多重细胞因子检测发现，Has2^+/?-PPE小鼠肺组织中G-CSF浓度在第1天显著上升，而其他中性粒细胞相关因子（如IL-1β、IL-6、IL-17）无显著变化，提示G-CSF可能驱动中性粒细胞聚集。

HMW-HA合成与TGF-β通路激活：RNA-seq分析显示，PPE刺激后WT小鼠肺组织中Has2表达上调，HMW-HA合成通路增强。上游调控分析表明TGFB1是差异表达基因的关键调控因子。而在Has2^+/?-PPE小鼠中，TGF-β受体信号通路的负调控基因显著富集，进一步验证了TGF-β信号受损。

免疫细胞浸润与巨噬细胞分化：CIBERSORT分析揭示Has2^+/?-PPE小鼠肺组织中M1型巨噬细胞比例显著升高，而Treg、Th17等细胞亚群无显著变化，表明Has2缺失可能通过影响巨噬细胞极化加剧炎症。

讨论

本研究首次证实Has2功能缺失通过升高G-CSF、抑制TGF-β信号，导致中性粒细胞炎症增强和肺气肿恶化。HAS2合成的HMW-HA在PPE刺激后被诱导，可能通过CD44-TGF-β轴促进炎症消退和组织修复。然而，Has2缺陷小鼠中G-CSF异常升高的具体机制仍需进一步探索，可能涉及成纤维细胞或上皮细胞的旁分泌作用。研究局限性包括缺乏细胞特异性基因敲除验证及人肺组织数据支持。未来可通过单细胞测序、HMW-HA补充或G-CSF受体拮抗等实验深化机制研究。临床研究中吸入HMW-HA已显示对COPD急性加重具有疗效，本研究为开发靶向HAS2-HMW-HA通路的治疗策略提供了理论依据。