趋化因子受体1在慢性阻塞性肺疾病（COPD）小鼠模型气道炎症中的作用及其机制

《Experimental Lung Research》：Effect and mechanism of chemokine receptor 1 in airway inflammation in a mouse model of chronic obstructive pulmonary disease

COPD小鼠模型中CCR1通过激活JAK/STAT3/NF-κB信号通路加剧气道炎症，沉默CCR1或使用拮抗剂BX471可缓解炎症和肺组织损伤。

　　
本研究聚焦于化学感受器1（CCR1）在慢性阻塞性肺疾病（COPD）气道炎症中的功能与机制，通过构建小鼠模型并采用多维度检测手段，系统揭示了CCR1信号通路在COPD病理进程中的关键作用。研究以Balb/c小鼠为对象，通过烟雾暴露联合脂多糖（LPS）雾化吸入成功建立COPD动物模型，并进一步分为对照组、COPD+Vector组、COPD+CCR1过表达组、COPD+shRNA-CCR1组及COPD+BX471预处理组。实验设计采用病毒载体介导的基因过表达与沉默技术，结合BX471（选择性CCR1拮抗剂）干预，构建多层次研究体系。

在病理学观察方面，HE染色显示COPD+Vector组小鼠支气管黏膜存在显著炎症细胞浸润、肺泡间隔增宽及肺气肿改变。值得注意的是，CCR1过表达组（COPD+CCR1-overexpression）的上述病理改变程度较Vector组加重约30%-40%，而shRNA-CCR1组和BX471预处理组（COPD+shRNA-CCR1/COPD+BX471）的病理损伤程度较Vector组降低约25%-35%。免疫荧光定量分析显示，CCR1蛋白在支气管上皮细胞膜的表达量随疾病进展呈指数级增长，其中过表达组较Vector组增加2.1倍（p<0.0001），而shRNA组仅维持基础水平（p>0.05）。这种剂量依赖性变化与TUNEL检测的细胞凋亡数据高度吻合，过表达组肺组织凋亡细胞数达对照组的4.3倍（p<0.0001），而干预组降低至1.2-1.5倍（p<0.0001）。

炎症因子动态分析显示，COPD+Vector组小鼠支气管肺泡灌洗液（BALF）中TNF-α、IL-6和MIP-1β水平分别较对照组升高2.7倍、3.2倍和4.1倍（p<0.01）。引入CCR1过表达后，上述细胞因子浓度进一步上升至Vector组的1.8-2.3倍（p<0.001），而shRNA-CCR1组和BX471预处理组均显著降低至Vector组的38%-45%（p<0.05）。特别值得关注的是，RANTES作为CCR1另一配体，其表达水平在Vector组较对照组升高1.9倍（p<0.01），但过表达或沉默CCR1并未改变其表达水平，提示RANTES可能通过独立通路发挥作用。

分子机制研究揭示，CCR1激活后通过JAK2-STAT3-NF-κB级联反应增强炎症反应。RT-qPCR显示，过表达组STAT3和NF-κB p65磷酸化水平较Vector组升高1.8-2.4倍（p<0.01），而shRNA组和BX471组分别降低至基线水平的55%-65%（p<0.001）。Western blotting进一步证实，过表达组JAK2和磷酸化IKK表达量较Vector组增加2.1倍和3.0倍（p<0.01），而干预组均降至基线水平±5%。值得注意的是，非磷酸化形式JAK2和IKK在所有实验组间无显著差异（p>0.05），提示磷酸化状态是信号转导的关键节点。

研究创新性地将体外细胞实验（如前期发现CCR1调控巨噬细胞JAK/STAT通路）与体内模型结合，通过基因编辑和药物干预双重验证。结果发现BX471预处理组在肺组织病理改变和细胞因子水平抑制方面与shRNA-CCR1组效果相当（p>0.05），这为开发小分子靶向药物提供了新思路。特别需要指出的是，虽然RANTES在Vector组升高，但其不伴随CCR1信号通路激活，提示可能通过CCR5等其他受体介导炎症反应。

在机制解析方面，研究揭示了COPD气道炎症的时空演变特征。烟雾暴露第2-28天，CCR1表达量随疾病进展呈持续上升趋势，第28天达峰值（较对照组升高4.3倍）。值得注意的是，CXCL10（MIP-1α）与MIP-1β在CCR1过表达组协同作用，使STAT3磷酸化水平进一步升高至对照组的3.2倍（p<0.001）。而BX471预处理组通过阻断CCR1-MIP-1β轴，使IL-6和TNF-α水平分别降低至基线的42%和38%（p<0.001）。

研究还发现COPD小鼠存在显著的免疫细胞极化现象。流式细胞术分析显示，CCR1过表达组中M1型巨噬细胞占比达68%（对照组32%），而shRNA组降至45%（p<0.01）。这种M1向M2型巨噬细胞的极化转变，与肺组织IL-6/IL-10比值升高（2.8 vs 1.2）及肺泡灌洗液中TGF-β1水平升高（1.7倍）相吻合。免疫组化显示，过表达组支气管上皮细胞存在大量CCR1-MIP-1β免疫复合物沉积，而BX471预处理组该复合物减少达76%（p<0.001）。

在治疗学方面，研究证实BX471可通过双重机制发挥作用：一方面直接阻断CCR1-MIP-1β信号轴，另一方面抑制TLR4/MyD88通路介导的NF-κB活化。药效动力学数据显示，BX471在0.1-1.0 mg/kg剂量范围内，可使肺组织MIP-1β mRNA水平降低40%-65%（p<0.001），且存在明显的剂量依赖关系（IC50=0.32 mg/kg）。值得注意的是，BX471预处理组的小鼠在烟雾暴露第14天即出现炎症因子峰值下降现象，提示早期干预可能改变疾病进程。

本研究还存在一些值得深入探讨的问题：首先，虽然RANTES表达水平在Vector组升高，但其下游信号通路未发现显著激活，可能与其通过CCR5介导的炎症途径有关；其次，肺部CXCL10（MIP-1α）与MIP-1β存在协同作用，其联合调控机制值得进一步研究；第三，BX471预处理组中部分小鼠出现肺泡巨噬细胞凋亡率升高（p=0.023），提示需关注长期用药的安全性。

总体而言，该研究构建了从分子机制到动物模型的完整研究链条，不仅验证了CCR1在COPD气道炎症中的核心地位，更为靶向治疗提供了关键靶点（CCR1）和候选药物（BX471）。其揭示的JAK/STAT3/NF-κB信号通路激活规律，为开发小分子抑制剂提供了理论依据，而RANTES的独立作用提示可能需要联合靶向策略。这些发现对改善COPD预后具有重要指导意义，尤其是为早期干预提供了新的治疗窗口。