NOX4/PPARγ轴介导氧化-炎症串扰驱动CEES诱导肺损伤中促炎巨噬细胞极化的机制研究

《International Immunopharmacology》：Proinflammatory macrophage polarization is driven by NOX4/PPARγ axis-mediated oxidative-inflammatory crosstalk in CEES-induced lung injury

本研究针对硫芥类似物CEES诱导急性肺损伤的机制不清问题，通过体内外实验首次揭示NOX4/PPARγ轴通过调控巨噬细胞极化介导氧化应激与炎症反应的恶性循环。研究发现CEES激活NOX4导致ROS蓄积并抑制PPARγ表达，驱动巨噬细胞向M1表型极化，而干预该轴可逆转肺损伤进程，为化学毒剂致肺损伤的双靶点治疗策略提供新依据。

　　

硫芥（Sulfur Mustard, SM）作为臭名昭著的糜烂性化学战剂，自第一次世界大战投入使用以来，其强穿透性和环境持久性始终对全球公共卫生构成严重威胁。这种双(2-氯乙基)硫醚结构的强亲电性化合物可通过烷化生物大分子引发广泛组织损伤，而肺部因其高代谢活性和气体交换功能成为最易受累的靶器官。急性暴露可导致肺泡上皮细胞坏死、炎症细胞浸润甚至致命性急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。尽管既往研究集中于DNA烷化、谷胱甘肽耗竭等机制，但氧化应激与炎症反应在SM致肺损伤中的复杂互作网络仍未被系统阐明，这严重制约了有效防治策略的开发。

为突破这一瓶颈，第四军医大学海春旭教授团队在《International Immunopharmacology》发表最新研究，以SM单功能类似物2-氯乙基乙基硫醚（CEES）为研究对象，创新性地提出NADPH氧化酶4（NOX4）与过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）可能构成调控氧化-炎症串扰的核心枢纽。研究通过建立气溶胶吸入CEES的C57BL/6J小鼠模型，结合RAW264.7巨噬细胞体外模型，运用肺功能检测、转录组测序、Western blot等多维度技术手段，揭示了CEES通过NOX4/PPARγ轴驱动巨噬细胞极化失衡的新机制。

关键技术方法包括：通过气溶胶吸入系统建立CEES致小鼠急性肺损伤模型；采用全身体积描记系统评估肺功能；通过转录组测序筛选差异表达基因；利用PPARγ激动剂GW1929和NOX4抑制剂GLX351322进行功能验证；通过慢病毒转染构建PPARγ过表达巨噬细胞模型；采用ELISA、RT-qPCR、Western blot等技术检测氧化应激指标、炎症因子及关键蛋白表达。

3.1. 气溶胶吸入CEES引发剂量依赖性急性肺损伤

研究显示，10%和15%浓度CEES暴露可导致小鼠体重显著下降、肺体比升高。肺功能检测发现吸气时间（Ti）、呼气时间（Te）延长，分钟通气量（MV）和呼吸频率（f）显著抑制，提示气道阻塞性损伤。组织病理学观察可见肺泡结构破坏、炎性细胞浸润，且损伤程度随浓度递增而加剧，成功构建了CEES急性肺损伤模型。

3.2. CEES诱导抗氧化代偿崩溃与氧化还原失衡

体内实验显示CEES暴露后肺组织活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）水平呈剂量依赖性升高。抗氧化酶CAT、T-SOD活性在低剂量时代偿性升高，但在15%浓度时显著崩溃，伴随谷胱甘肽（GSH）严重耗竭。转录组与蛋白验证发现HO-1表达上调而谷胱甘肽合成酶（GSS）持续下调。体外实验进一步证实200 μM CEES处理巨噬细胞可引发时间依赖性ROS积累，呈现典型的氧化应激代偿-失代偿规律。

3.3. CEES驱动M1型巨噬细胞极化与炎症级联放大

ELISA检测显示CEES暴露小鼠血清和肺组织中TNF-α、IL-6水平显著升高，而Arg-1、IL-10水平下降。免疫荧光染色发现F4/80⁺iNOS⁺的M1型巨噬细胞浸润增加。体外实验中，CEES处理巨噬细胞可时间依赖性上调TNF-α、IL-6、iNOS等M1标志物表达，下调IL-10、Arg-1、CD206等M2标志物，证实CEES可促进巨噬细胞向促炎表型极化。

3.4. 转录组分析揭示NOX4/PPARγ轴参与氧化-炎症恶性循环

GO和KEGG富集分析表明差异表达基因显著富集于免疫调节、ROS代谢等通路。实验验证发现CEES可剂量依赖性上调NOX4表达并抑制PPARγ表达，体外实验进一步证实该变化呈时间依赖性，提示NOX4/PPARγ轴可能成为连接氧化应激与炎症反应的关键桥梁。

3.5. PPARγ激活逆转CEES驱动的促炎巨噬细胞极化

使用PPARγ激动剂GW1929或慢病毒过表达PPARγ均可显著恢复CEES抑制的PPARγ表达水平。功能上，PPARγ激活可抑制TNF-α、IL-6分泌，促进IL-10、Arg-1产生，并逆转M1/M2标志物表达失衡，证明增强PPARγ活性可有效纠正巨噬细胞极化偏移。

3.6. NOX4抑制改善氧化稳态并促进PPARγ介导的巨噬细胞重编程

NOX4抑制剂GLX351322处理可显著降低CEES诱导的ROS和MDA水平，恢复GSH含量及CAT、T-SOD活性。同时，NOX4抑制可逆转CEES对PPARγ表达的压制作用，并促进巨噬细胞向M2表型转化，表明NOX4通过调控氧化应激状态间接影响PPARγ活性。

研究结论部分强调，该工作首次系统阐释了CEES通过激活NOX4/ROS信号轴抑制PPARγ表达，进而驱动巨噬细胞M1极化的分子通路，揭示了氧化应激与炎症反应在化学毒剂致肺损伤中的恶性循环机制。值得注意的是，PPARγ作为核受体超家族成员，其配体如吡格列酮等已用于临床糖尿病治疗，这为老药新用提供了潜在可能。而NOX4作为持续性ROS生成的关键酶，其抑制剂GLX351322的应用效果提示靶向该通路可能成为新型治疗策略。

该研究的创新性在于跳出传统单机制研究框架，通过多组学整合分析发现NOX4与PPARγ的调控关联，为理解化学损伤中氧化-炎症交叉对话提供了新视角。未来研究可进一步探索NOX4调控PPARγ的具体分子机制，如是否涉及转录因子修饰或表观遗传调控，并开发同时靶向NOX4抑制和PPARγ激活的双功能化合物，为化学战剂防护和氧化炎症相关疾病治疗开辟新途径。