IL-5信号通过ECM失调和凋亡抵抗加剧哮喘来源成纤维细胞的气道重塑

《Respiratory Research》：IL-5 signaling in asthmatic derived fibroblasts exacerbates airway remodeling through ECM dysregulation and apoptosis resistance

本研究针对严重哮喘中气道重塑的机制，探索了IL-5对肺成纤维细胞的直接促纤维化作用。研究人员通过体外刺激、转录组分析和功能验证，发现IL-5能显著上调哮喘患者成纤维细胞中胶原I、纤维连接蛋白等ECM成分的表达，破坏MMP/TIMP平衡，并增强细胞凋亡抵抗。该研究揭示了IL-5在哮喘纤维化过程中的新角色，为靶向IL-5信号治疗气道重塑提供了理论依据。

　　

在慢性哮喘的复杂病理网络中，气道重塑是导致肺功能不可逆损害的核心环节。这一过程表现为上皮下纤维化、气道平滑肌增生及基底膜增厚，其背后是细胞外基质（ECM）代谢的严重失衡。尽管传统观点将白细胞介素-5（IL-5）局限于嗜酸性粒细胞炎症的调控，但日益增多的证据表明，IL-5受体（IL-5Rα）在气道结构细胞上存在表达，提示IL-5可能直接参与组织重构过程。然而，IL-5是否以及如何调控成纤维细胞介导的纤维化，至今仍不明确。

为了解答这一科学问题，Abujabal等人在《Respiratory Research》上发表了最新研究成果。研究团队采用哮喘患者和健康对照者的原代肺成纤维细胞，系统评估了IL-5对ECM沉积、蛋白酶/抑制物平衡、细胞因子分泌及细胞存活的影响。通过整合定量PCR、Western blot、流式细胞术、RNA测序和生物信息学分析，他们首次揭示了IL-5直接激活成纤维细胞并驱动气道重塑的分子机制。

研究的关键技术方法包括：使用原代人支气管成纤维细胞（来自Lonza公司）进行细胞培养与IL-5刺激；通过qRT-PCR和Western blot检测ECM成分、MMPs/TIMPs及细胞因子表达；利用RNA测序（Ion S5 XL平台）和绝对基因集富集分析（absGSEA）探索信号通路；采用Annexin V/PI染色评估细胞凋亡。

IL-5促进ECM蛋白表达

研究人员发现，IL-5刺激能显著上调哮喘成纤维细胞中COL1A1、FN1和TNC等ECM相关基因的mRNA水平，其中胶原I和纤维连接蛋白在蛋白水平也得到验证。这些结果说明IL-5直接参与调控成纤维细胞的ECM合成功能，加剧基质沉积。

IL-5破坏MMP/TIMP平衡

研究显示，IL-5显著提高哮喘成纤维细胞中MMP-2、MMP-3和MMP-7的mRNA表达，其中MMP-2和MMP-3在蛋白水平也明显上升。同时，其抑制物TIMP-1和TIMP-2的表达也同步增加，导致MMP-9/TIMP-1比值下降，表明ECM降解能力受损，进一步促进纤维化微环境形成。

IL-5上调炎性及纤维化细胞因子

实验表明，IL-5刺激后，哮喘成纤维细胞中TGF-β和IL-6的mRNA和蛋白分泌均显著增加。这些因子不仅强化局部炎症反应，还可能通过自分泌或旁分泌方式进一步激活成纤维细胞，形成促纤维化正反馈循环。

IL-5诱导自身受体表达

值得注意的是，IL-5能显著上调哮喘成纤维细胞表面IL-5Rα的表达，而在正常细胞中无此效应。该发现提示哮喘微环境中的成纤维细胞可能存在IL-5信号的自增强机制，从而持续维持其活化状态。

转录组分析揭示信号通路改变

RNA测序结果显示，IL-5刺激导致472个基因差异表达。通路富集分析突出显示了MAPK信号通路的激活以及程序性细胞死亡相关通路的抑制。其中，核受体NR4A1的表达上调尤为显著，提示其可能参与调控成纤维细胞的存活机制。

IL-5增强成纤维细胞存活

进一步实验证实，IL-5处理显著降低哮喘成纤维细胞的凋亡率，并伴随cleaved caspase-3蛋白水平的下降。同时，抗凋亡基因NR4A1的表达明显升高，从功能上解释了IL-5如何通过抑制细胞凋亡延长成纤维细胞寿命，从而持续参与组织重构过程。

综上所述，本研究系统阐明了IL-5直接作用于肺成纤维细胞，通过促进ECM沉积、破坏MMP/TIMP平衡、增强炎性因子分泌以及抑制细胞凋亡等多重机制，驱动哮喘气道重塑的病理过程。这一发现不仅拓展了对IL-5生物学功能的认识，也为其作为治疗靶点干预纤维化提供了新的理论依据。尤其重要的是，研究提示现有的抗IL-5/IL-5Rα生物制剂（如美泊利单抗）可能具有超越抗炎作用的直接抗纤维化效果，为严重哮喘的临床管理开辟了新的思路。