猪模型研究揭示：雾化鞭毛蛋白（FLAMOD）通过TLR5信号通路增强呼吸道免疫应答

《iScience》：Flagellin nebulization enhances respiratory immune responses in the porcine model

本研究针对细菌性肺炎治疗中抗生素耐药性加剧的难题，开发了基于TLR5激动剂FLAMOD的吸入式免疫疗法。通过雾化给药于猪呼吸道，研究人员发现单次剂量即可安全激活全呼吸道（鼻至肺）的先天免疫通路，显著促进粒细胞招募及抗菌防御相关基因表达，为临床对抗耐药菌肺炎提供了新型靶向策略。

　　

在全球范围内，细菌性肺炎及其与病毒混合感染仍是导致死亡的主要原因之一，而抗生素耐药性的上升使治疗失败风险加剧。尤其令人担忧的是，多重耐药菌如肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）和铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的流行，迫使科研人员寻找替代疗法。通过激活呼吸道先天免疫来快速、局部地增强宿主防御机制，成为一种有前景的策略。Toll样受体5（Toll-like receptor 5, TLR5）作为识别细菌鞭毛蛋白的关键模式识别受体，其激动剂FLAMOD（一种重组鞭毛蛋白）在小鼠模型中已显示出对多种细菌性肺炎的保护作用。然而，小鼠模型的局限性以及鼻内给药方式难以直接转化至大型哺乳动物，促使研究人员转向与人类呼吸生理和免疫特征更为相似的猪模型。

本研究首次在猪模型中系统评估了通过振动筛网雾化器（Aerogen? Solo）递送FLAMOD的安全性、分布性及免疫激活效果。研究人员使用12头6周龄健康雄性猪，随机分为缓冲液对照组、FLAMOD给药后4小时和24小时组。通过定制鼻罩进行5分钟雾化给药，剂量为1.5毫克/只，预计约30%的剂量可沉积于肺部。主要技术方法包括：临床体征与血液学分析、组织病理学评分、流式细胞术检测支气管肺泡灌洗液（BAL）免疫细胞、RNA测序（RNA-seq）分析全呼吸道转录组、以及ELISA检测细胞因子。

RESULTS

A single nebulization of FLAMOD is well tolerated with no signs of safety concerns

通过监测体重、体温、呼吸频率及血液学指标，研究发现单次雾化FLAMOD在24小时内未引起不良反应，各组间无显著差异，证实其良好的局部耐受性。

Nebulization of FLAMOD promotes inflammatory cell mobilization into lungs and triggers local and systemic immune responses

组织学分析显示，FLAMOD处理后4小时，肺支气管周围和肺泡区出现单核细胞与中性粒细胞浸润，24小时后浸润程度进一步增加。流式细胞术证实BAL中中性粒细胞比例显著上升，肺泡巨噬细胞比例下降，同时血清中IL-10和IL-12水平升高，表明FLAMOD可促进粒细胞从循环系统向呼吸道募集，并激活系统性免疫应答。

Transcriptional analysis of respiratory tissue shows stimulation of innate immunity

RNA-seq分析揭示，FLAMOD给药后4小时，鼻黏膜、气管、支气管和肺组织均出现显著转录调控，涉及先天免疫应答、细菌防御、细胞因子/趋化因子信号通路和粒细胞趋化等关键生物学过程。主成分分析（PCA）明确区分了各呼吸道区室的基因表达特征，其中支气管响应最为强烈，显著上调了CSF3R、CXCL8、S100A8等粒细胞相关基因。

讨论与结论

本研究表明，雾化FLAMOD可在猪呼吸道中安全诱导快速、自限性的免疫激活，其机制依赖于TLR5-MyD88信号通路介导的上皮细胞活化，进而招募中性粒细胞并增强抗菌肽表达。这一“击中即走”（hit and run）的转录调控模式，以及猪模型与人类呼吸系统的相似性，为FLAMOD作为吸入式免疫佐剂应用于临床提供了概念验证。尤其值得注意的是，FLAMOD与抗生素联用可能协同增强对耐药菌肺炎的疗效，这已在鼠类模型中得到验证。未来需进一步探索在感染背景下FLAMOD的保护效力、长期安全性及最佳给药策略。该研究由Mara Baldry、Ignacio Caballero、Lisette Ruuls等作者共同完成，发表于《iScience》，为对抗抗生素耐药危机提供了创新性的免疫治疗思路。