辐射诱导的eCIRP通过损伤线粒体和引发铁死亡（ferroptosis）机制，导致巨噬细胞的吞噬功能紊乱

《Frontiers in Immunology》：Radiation-induced eCIRP causes macrophage phagocytic dysfunction via mitochondrial impairment and ferroptosis

辐射诱导的巨噬细胞eCIRP释放通过线粒体功能障碍和铁依赖性细胞死亡（ferroptosis）导致吞噬功能受损，而MOP3通过清除eCIRP有效改善上述问题，为辐射损伤治疗提供新策略。

　　离子辐射对免疫系统的负面影响一直是医学和生物学研究的重要议题。无论是核事故、恐怖袭击，还是癌症放射治疗等场景，高剂量的辐射暴露都会引发急性辐射综合征（ARS），其典型特征是造血系统功能障碍，如贫血、中性粒细胞减少和血小板减少，这些都会导致感染风险上升和多器官功能障碍，最终可能危及生命。在这一背景下，巨噬细胞作为免疫系统的重要组成部分，其功能的维持对于抵抗感染和修复组织具有关键意义。然而，尽管巨噬细胞相比其他免疫细胞具有一定的放射抗性，辐射对其功能的直接影响仍缺乏深入研究。本研究通过实验探讨了辐射诱导的外泌冷诱导RNA结合蛋白（eCIRP）释放如何导致巨噬细胞的吞噬功能障碍，并揭示了其与铁死亡（ferroptosis）及线粒体功能障碍之间的关系。

### 离子辐射与免疫功能损伤

辐射对免疫系统的破坏不仅体现在对造血干细胞和前体细胞的直接损伤上，还可能通过影响免疫细胞的功能间接加剧感染风险和组织损伤。巨噬细胞作为先天免疫系统的重要成员，在清除病原体、调节炎症反应以及维持组织稳态方面发挥着核心作用。然而，高剂量辐射可能通过多种机制干扰巨噬细胞的正常功能，包括细胞死亡、代谢紊乱以及吞噬能力的下降。本研究通过体外实验，模拟了高剂量辐射对巨噬细胞的影响，并重点分析了辐射引发的eCIRP释放如何与铁死亡及线粒体功能障碍相互关联。

### eCIRP与铁死亡的关联

eCIRP是一种由细胞应激或损伤释放的新型损伤相关分子模式（DAMP），其在辐射后显著增加。研究发现，eCIRP的释放与巨噬细胞的铁死亡之间存在显著的时间依赖性关联。铁死亡是一种铁依赖性的程序性细胞死亡形式，其特征是脂质过氧化的积累以及抗氧化防御机制的削弱。GPX4是铁死亡的关键负调控因子，其表达水平的下降是铁死亡发生的标志之一。实验结果显示，10-Gy辐射后，巨噬细胞中GPX4的表达水平在第3天下降了29%，而在第5天进一步降低至80%。与此同时，脂质过氧化水平在第3天和第5天分别增加了49%和58%。这些变化表明，辐射不仅直接诱导了铁死亡，还通过eCIRP的释放加剧了这一过程。

此外，实验还观察到辐射诱导的eCIRP释放与巨噬细胞的细胞毒性增加和细胞活力下降密切相关。LDH（乳酸脱氢酶）的释放是细胞膜损伤的指标，而MTS法检测的细胞活力则反映了细胞代谢状态的变化。在第3天和第5天，辐射组的LDH释放量和细胞活力均显著低于对照组，进一步支持了铁死亡的发生。这些结果表明，eCIRP的释放可能是辐射引发铁死亡的重要中介，而铁死亡又反过来导致巨噬细胞吞噬功能的下降。

### 线粒体功能障碍与eCIRP的关联

线粒体是细胞能量代谢的核心场所，其功能的正常运作对细胞的生存和功能发挥至关重要。在本研究中，线粒体功能被通过 Seahorse XF Pro Live-Cell Metabolic Analyzer 进行评估，包括基础呼吸、最大呼吸和ATP生成等参数。结果显示，10-Gy辐射后，巨噬细胞的基础呼吸和最大呼吸能力分别下降了29%和37%，并在第5天进一步降至73%和90%。ATP生成能力也显著降低，第3天和第5天分别下降了38%和78%。这些数据表明，辐射不仅影响了巨噬细胞的代谢功能，还导致了线粒体的严重损伤。

进一步的实验表明，eCIRP的直接作用也会导致线粒体功能的损害。通过使用RAW264.7细胞模型，研究人员发现，eCIRP（0.1和1.0 μg/ml）处理后，线粒体基础呼吸和最大呼吸能力均显著下降，ATP生成也受到抑制。这说明，eCIRP可能通过干扰线粒体的正常代谢活动，间接促进铁死亡的发生。同时，线粒体功能的下降与吞噬功能障碍之间存在时间依赖性的正相关关系，进一步表明eCIRP在辐射引发的巨噬细胞功能障碍中起着桥梁作用。

### MOP3的干预作用

为了探索如何干预eCIRP介导的线粒体功能障碍和铁死亡，研究人员引入了一种新型的eCIRP抑制剂——MFG-E8衍生的寡肽3（MOP3）。MOP3通过结合eCIRP并促进其通过αvβ3整合素依赖的内吞作用被清除，从而减轻其对细胞的毒性影响。实验结果表明，MOP3的加入显著降低了辐射后eCIRP的水平，并改善了线粒体功能，减少了铁死亡的发生，同时增强了巨噬细胞的吞噬能力。这些发现为开发针对辐射损伤的治疗策略提供了新的思路。

此外，研究还验证了MOP3在其他病理模型中的作用。例如，在败血症和肠道缺血再灌注损伤模型中，MOP3已被证明能够清除eCIRP，减轻炎症反应并保护宿主免受损伤。这表明，MOP3不仅在辐射损伤中具有潜力，其在多种炎症和组织损伤模型中的应用价值也值得进一步探索。

### 铁死亡的抑制与吞噬功能的恢复

为了进一步验证铁死亡与吞噬功能障碍之间的因果关系，研究还评估了铁死亡抑制剂Ferrostatin-1（Fer-1）的作用。Fer-1通过抑制脂质过氧化，减少细胞死亡，并恢复吞噬功能。实验结果显示，Fer-1的处理显著降低了辐射后脂质过氧化水平和LDH释放，同时提高了巨噬细胞的细胞活力。更重要的是，Fer-1的使用显著改善了吞噬功能，这与Rac1蛋白表达的恢复密切相关。Rac1是一种调控吞噬过程的关键GTP酶，其表达水平的下降是吞噬功能障碍的重要标志。这些数据表明，铁死亡不仅导致线粒体功能障碍，还通过破坏细胞膜结构和影响信号传导通路，间接影响了巨噬细胞的吞噬能力。

### 机制解析与未来方向

本研究揭示了辐射诱导的eCIRP释放与巨噬细胞功能障碍之间的分子机制。eCIRP通过促进线粒体功能障碍，进而诱导铁死亡，最终导致吞噬功能的下降。这一过程可能涉及多个环节，包括铁离子的积累、ROS的生成、GPX4的表达减少以及Rac1的活性降低。尽管当前研究已经明确了eCIRP在这一过程中的关键作用，但仍需进一步探索其具体的分子机制，例如eCIRP如何调控线粒体代谢通路、如何影响Rac1的表达和活性，以及如何与其他信号通路相互作用。

此外，本研究未包含体内实验，这可能限制了对复杂免疫反应和细胞间相互作用的全面理解。然而，体外实验已经为后续研究提供了重要的基础。未来的研究可以结合体内模型，进一步验证eCIRP在辐射损伤中的作用，并评估MOP3在实际临床环境中的应用潜力。同时，针对不同辐射剂量和暴露时间的系统研究，也有助于更精确地了解eCIRP在不同条件下的表达模式及其对细胞功能的影响。

### 结论与意义

综上所述，本研究发现，辐射暴露后，eCIRP的释放显著增加，并与巨噬细胞的铁死亡和吞噬功能障碍密切相关。eCIRP通过影响线粒体功能，促进了铁死亡的发生，从而导致巨噬细胞吞噬能力的下降。MOP3作为一种新型的eCIRP清除剂，能够有效缓解这些效应，恢复线粒体功能，减少铁死亡并增强吞噬功能。这一发现不仅加深了我们对辐射损伤机制的理解，也为开发针对辐射损伤的治疗策略提供了新的方向。

随着放射治疗在癌症治疗中的广泛应用，以及核事故和恐怖袭击等突发事件的可能性增加，针对辐射损伤的干预手段显得尤为重要。本研究提出的eCIRP作为潜在的治疗靶点，为提高宿主对辐射的防御能力提供了科学依据。未来的研究可以进一步探索eCIRP在不同类型的辐射损伤中的作用，并评估其在临床中的应用前景。此外，针对eCIRP的其他抑制剂或调控手段，也可能为治疗辐射损伤提供更多的选择。总之，本研究为理解辐射对免疫系统的影响提供了重要的实验数据，并为开发新的治疗策略奠定了理论基础。