IRF4通过调节巨噬细胞的极化作用和吞噬功能，加剧支气管肺发育不良小鼠模型中的肺部炎症

《Cytokine》：IRF4 exacerbates pulmonary inflammation in bronchopulmonary dysplasia mice model by regulating macrophage polarization and phagocytosis

本研究通过构建IRF4敲除小鼠模型和细胞实验，探讨IRF4在支气管肺发育不良（BPD）进展中的作用。实验显示IRF4通过调控肺泡巨噬细胞（AMs）的M1/M2极化及吞噬功能影响炎症反应。IRF4敲除减轻炎症，促进M2型AMs分化，增强吞噬能力，抑制BPD发展。

　　本研究探讨了干扰素调节因子4（IRF4）在支气管肺发育不良（BPD）进展中的关键作用，特别是在调控肺泡巨噬细胞（AMs）极化和吞噬功能方面。BPD是一种严重的呼吸系统疾病，主要影响早产儿的生存率和长期健康，其病理特征包括肺泡发育障碍和肺微血管异常。在BPD的发病过程中，未成熟的肺组织对多种刺激，如宫内和出生后机械通气损伤、氧毒性以及感染，会引发一系列炎症反应，这些反应是BPD发生的重要机制。尽管目前对这些炎症反应的总体机制已有一定了解，但具体调控通路仍不完全明确。因此，深入理解炎症在BPD中的调控方式对于探索新的治疗策略具有重要意义。

肺泡巨噬细胞作为肺部主要的免疫效应细胞，在BPD的病理生理发展中发挥着关键作用。它们不仅是先天免疫反应的重要组成部分，还对局部的炎症微环境具有调控作用。当受到病原因子刺激时，肺泡巨噬细胞会释放多种炎症介质，从而触发一系列放大反应，最终导致肺部损伤。在BPD的发病过程中，肺泡巨噬细胞的激活起着至关重要的作用，其极化状态的变化对疾病的发展产生重要影响。肺泡巨噬细胞可以依据周围微环境的信号，极化为促炎性的M1型或具有抗炎和组织修复功能的M2型。在BPD中，M1型巨噬细胞的比例增加，而M2型的比例减少，这种极化失衡被认为是疾病进展的重要因素。此外，肺泡巨噬细胞的吞噬功能对于维持肺部稳态至关重要，其功能异常可能导致肺部炎症的持续存在。

本研究的目的是通过调控肺泡巨噬细胞的极化和吞噬功能，探讨IRF4在BPD相关炎症反应中的作用。为了实现这一目标，我们建立了由高氧暴露引起的BPD小鼠模型，并在体外使用IRF4 siRNA沉默小鼠肺泡巨噬细胞系MH-S，以研究其对炎症因子分泌、极化状态和吞噬功能的影响。IRF4是干扰素调节因子（IRF）转录因子家族的重要成员，它在免疫系统过程中起着基础作用，并参与多种免疫细胞的发育和功能调控。IRF4通过调控T细胞、B细胞、树突状细胞和巨噬细胞的分化和成熟，对免疫反应产生影响。它与哮喘、自身免疫性疾病和血液系统癌症的发生密切相关。最近的研究表明，IRF4在缺血再灌注损伤小鼠模型中对巨噬细胞极化具有显著调控作用。当CSF-1/IRF4信号通路被破坏时，巨噬细胞无法从促炎性的M1状态转化为抗炎性的M2状态，从而导致持续的M1介导的炎症反应。值得注意的是，IRF4的高表达可以促进M2型巨噬细胞的极化，并在动脉损伤后表现出对再狭窄的保护作用。相反，IRF4的低表达可能抑制M2型巨噬细胞的极化，从而有助于减缓肺气肿的进展。然而，IRF4在BPD发生中的具体作用仍不完全明确，尤其是其是否通过调控肺泡巨噬细胞的极化和吞噬功能影响BPD的病理过程。

为了验证这一假设，我们利用CRISPR/Cas9技术构建了IRF4敲除小鼠，并通过高氧暴露建立了BPD动物模型。通过HE染色分析肺组织病理变化，结果显示高氧暴露组的肺组织中肺泡结构出现破坏，而对照组则保持相对正常。同时，我们利用ELISA检测了TNF-α、IL-1β、IL-10和TGF-β等细胞因子的浓度变化，发现高氧暴露组的促炎因子水平显著升高，而抗炎因子水平明显下降，这表明炎症反应向促炎状态倾斜。进一步的流式细胞术分析显示，高氧暴露组的M1型巨噬细胞比例增加，而M2型比例减少。Western blot和qRT-PCR分析结果也支持这一发现，显示IRF4的表达水平在高氧暴露组中显著升高，而iNOS的表达水平增加，Arg-1的表达水平则降低。这些结果表明，IRF4在高氧诱导的BPD进展中起着关键作用，它通过影响肺泡巨噬细胞的极化状态和吞噬功能，调控炎症反应的强度和方向。

在细胞水平上，我们通过IRF4 siRNA沉默MH-S肺泡巨噬细胞系，以研究其对炎症因子分泌、极化状态和吞噬功能的影响。结果表明，IRF4的沉默显著降低了促炎因子的分泌，同时促进了M2型巨噬细胞的分化，抑制了M1型巨噬细胞的分化。此外，吞噬功能的检测显示，高氧暴露会损害肺泡巨噬细胞的吞噬能力，而IRF4 siRNA的转染则能够恢复其吞噬功能。这些结果进一步支持了IRF4在调控肺泡巨噬细胞功能中的关键作用。因此，IRF4可能在BPD的发病机制中起着重要的调节作用，其通过调控肺泡巨噬细胞的极化状态和吞噬功能，影响炎症反应的平衡和肺部损伤的程度。

为了确保实验的可靠性，我们使用了特定病原体无（SPF）的C57BL/6小鼠，并在SPF级设施中进行饲养。所有实验操作均获得了江苏大学实验动物管理与使用委员会的批准。此外，我们通过Western blot分析验证了IRF4敲除的效率，结果显示在IRF4敲除小鼠中，IRF4蛋白的表达水平显著低于野生型小鼠，表明IRF4基因已被成功敲除。这些实验数据为后续的病理和功能分析提供了坚实的基础。

本研究还探讨了IRF4在BPD中的潜在治疗价值。由于IRF4在高氧暴露条件下会促进M1型巨噬细胞的极化并抑制M2型的分化，因此其敲除或沉默可能有助于缓解炎症反应，促进抗炎性反应，并增强肺泡巨噬细胞的吞噬功能。这一发现为未来开发针对BPD的治疗策略提供了新的思路。通过调控IRF4的表达，可能能够干预肺泡巨噬细胞的极化状态，从而减少炎症对肺部的损伤。此外，IRF4的调控可能对改善早产儿的肺部功能和预后具有重要意义。

本研究的成果表明，IRF4在BPD的病理过程中起着关键作用，其通过影响肺泡巨噬细胞的极化和吞噬功能，调控炎症反应的强度和方向。因此，深入研究IRF4的功能及其调控机制，对于理解BPD的发病机制和探索新的治疗手段具有重要意义。未来的研究可以进一步探讨IRF4在其他肺部疾病中的作用，以及其在临床治疗中的应用潜力。此外，还可以研究IRF4与其他炎症因子或信号通路之间的相互作用，以更全面地揭示其在免疫调节中的复杂网络。这些研究不仅有助于提高对BPD的理解，还可能为其他免疫相关疾病的治疗提供新的方向。