失调的ITGA3/FAK/YAP轴介导了慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者肺泡II型上皮细胞功能的受损

《Journal of Advanced Research》：Dysregulated ITGA3/FAK/YAP axis mediates impaired alveolar type II epithelial cells function in COPD

本研究通过整合单细胞转录组测序、慢性吸烟小鼠模型和肺泡器官oid模型，揭示COPD中AT2细胞再生功能缺陷的分子机制。发现ITGA3通过FAK/YAP信号通路调控AT2细胞自我更新能力，而吸烟诱导的ROS积累导致ITGA3下调。抗氧化剂NAC可清除ROS，恢复ITGA3表达及FAK/YAP信号通路，改善肺组织损伤。该研究为COPD再生治疗提供了新靶点。

　　慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种严重的呼吸系统疾病，其特征是持续的气流受限，通常由气道或肺泡结构的异常引起。目前，尽管已有多种治疗手段，但这些方法主要集中在缓解症状和提高患者生活质量上，对疾病进展的抑制效果有限。因此，探索COPD的再生机制并寻找有效的治疗靶点成为当前研究的重点。肺泡再生功能的丧失是COPD进展的重要因素，而肺泡Ⅱ型上皮细胞（AT2细胞）作为肺泡再生的关键前体细胞，其功能障碍被认为是导致再生能力下降的主要原因。然而，AT2细胞在损伤后功能异常的具体机制仍不明确。

本研究通过整合单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析、慢性香烟烟雾暴露小鼠模型和肺泡类器官实验，揭示了AT2细胞再生功能受损的分子机制。研究发现，慢性香烟烟雾暴露会显著抑制AT2细胞的增殖和自我更新能力，这与肺泡结构的破坏和炎症反应的加剧密切相关。通过分析scRNA-seq数据，研究者发现AT2细胞中存在大量表达异常的基因，其中整合素α-3（ITGA3）的表达显著下调。ITGA3作为整合素超家族的一员，在维持肺泡上皮细胞的结构和功能方面发挥重要作用。进一步的实验表明，ITGA3通过调控FAK/YAP信号通路，影响AT2细胞的增殖和自我更新能力。此外，研究还发现，香烟烟雾诱导的活性氧（ROS）积累可能是导致ITGA3表达下降和AT2细胞再生功能受损的重要机制。

在实验设计方面，研究者首先建立了慢性香烟烟雾暴露的小鼠模型，并通过组织学分析和肺功能测试验证了该模型的有效性。结果显示，香烟烟雾暴露的小鼠肺部出现了明显的肺泡结构破坏和炎症细胞浸润。随后，研究者利用肺泡类器官模型进行功能验证，发现香烟烟雾提取物（CSE）对AT2细胞的增殖能力有显著抑制作用，且ITGA3的表达水平在CSE处理后明显下降。为了进一步验证ITGA3的作用，研究者进行了基因调控实验，包括使用短发夹RNA（shRNA）进行ITGA3的敲低和通过慢病毒载体进行ITGA3的过表达。结果显示，ITGA3的过表达能够显著恢复AT2细胞的增殖能力，而ITGA3的敲低则加剧了CSE引起的肺泡前体细胞功能障碍。

此外，研究者还探讨了ROS在ITGA3表达调控中的作用。通过使用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）进行干预，发现NAC能够有效清除ROS，恢复ITGA3的表达，并改善肺泡结构和功能。这一发现不仅验证了ROS在AT2细胞再生功能受损中的关键作用，还为COPD的再生治疗提供了新的思路。研究者进一步通过免疫荧光染色和Western blot分析，证实了ITGA3通过调控FAK的磷酸化和YAP的核转位，影响AT2细胞的增殖和自我更新能力。这些结果表明，ROS/ITGA3-FAK-YAP轴在COPD中可能是一个重要的治疗靶点。

研究还发现，除了基因表达水平的变化，ITGA3的受体激活状态和蛋白稳定性也可能受到氧化应激的影响。这提示未来的研究需要进一步探讨氧化应激如何通过不同的机制影响ITGA3的功能。此外，研究者指出，当前的实验模型在模拟AT2细胞微环境方面仍存在不足，特别是在细胞间相互作用和细胞外基质（ECM）重塑方面。因此，未来的研究可以考虑开发包含成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞等多细胞成分的三维共培养模型，以更全面地研究ATG3在COPD中的作用。此外，通过条件性敲除或过表达模型，进一步探索ITGA3在AT2细胞再生中的时空调控机制，将有助于更深入地理解其在肺泡修复过程中的作用。

本研究的发现为COPD的再生治疗提供了新的理论基础。通过揭示ROS/ITGA3-FAK-YAP轴在AT2细胞再生功能受损中的关键作用，研究者为开发针对这一轴的治疗策略提供了依据。此外，研究还强调了肺泡类器官作为一种强大的研究工具，能够有效模拟肺泡结构和功能，并为探索肺泡再生机制和开发新型治疗方法提供了一个理想的实验平台。随着再生医学的发展，肺泡类器官的应用前景广阔，有望成为未来COPD治疗研究的重要方向。