Tristetraprolin（TTP）通过调控炎症因子mRNA稳定性在小鼠臭氧诱导急性肺损伤中的保护作用及机制研究

《The Journal of Immunology》：Tristetraprolin protects against ozone-induced acute lung injury and inflammation in mice

本研究聚焦于臭氧（O3）暴露引发的急性肺损伤（ALI）这一重要环境健康问题。研究人员针对关键抗炎蛋白Tristetraprolin（TTP）在O3诱导ALI中的作用展开深入探讨。通过构建全身性TTP敲除（TTPKO）、气道上皮细胞特异性TTP敲除（EpiKO）、髓系细胞特异性TTP敲除（MyeKO）及系统性TTP过表达（TTPAARE）小鼠模型，结合O3暴露实验，发现TTP缺失会加剧O3诱导的肺部炎症反应和病理损伤，而TTP过表达则具有显著保护作用。该研究揭示了TTP通过调控CXCL1/KC、CCL2/MCP-1、IL-6等炎症因子mRNA稳定性在ALI中的关键作用，为开发针对O3诱导ALI及其他炎症性疾病的治疗策略提供了新思路。

　　

当我们呼吸的空气变得不再安全，当无形的臭氧（O₃）成为城市环境的潜在威胁，科学家们一直在寻找保护我们肺部免受伤害的有效策略。臭氧是一种高活性氧化剂气体，是全球公共卫生关注的重要问题。证据表明，暴露于地面水平的臭氧与哮喘、慢性阻塞性肺疾病和急性肺损伤（ALI）等呼吸系统疾病的显著增加相关。吸入的臭氧与呼吸道中的生物分子发生反应，导致氧化应激、上皮细胞损伤和气道炎症等不良健康效应。尽管对这些过程有了基本了解，但我们对臭氧诱导炎症过程的分子调控机制仍知之甚少。

在这种背景下，Tristetraprolin（TTP，也称为ZFP36）引起了研究人员的注意。这是一种信使RNA（mRNA）结合蛋白，能够结合位于特定mRNA的3'-非翻译区（3'-UTR）中的腺苷酸-尿苷酸富集元件（AREs），导致这些mRNA的快速衰变。研究表明，TTP通过促进包括CXCL1/KC、GM-CSF、CCL2/MCP-1、CCL3/MIP-1α、CCL4/MIP-1β、IL-6、IL-10和IL-12在内的多种促炎介质的mRNA降解，在调节炎症反应中发挥关键作用。这些炎症介质在臭氧暴露小鼠的肺部均被发现发生改变，提示TTP可能在臭氧诱导的急性肺损伤中扮演重要角色。

为了回答TTP如何影响臭氧诱导的肺损伤这一科学问题，研究人员在《The Journal of Immunology》上发表了一项创新性研究，系统探讨了TTP在臭氧诱导急性肺损伤中的作用机制。他们提出假设：TTP的缺失会加剧臭氧诱导的急性肺损伤，而系统性过表达TTP则会减轻这种损伤。

研究采用的主要技术方法包括：利用转基因小鼠模型（全身性TTP敲除、气道上皮细胞特异性TTP敲除、髓系细胞特异性TTP敲除和系统性TTP过表达小鼠），进行臭氧暴露实验（3 ppm，3小时），通过支气管肺泡灌洗液（BALF）分析炎症细胞浸润和细胞因子水平，组织病理学评估肺损伤程度，免疫组织化学检测中性粒细胞浸润（MPO染色），以及实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析屏障完整性基因表达。

P<0.05,P<0.01,P<0.001,**P<0.0001 using one-way analysis of variance followed by Tukey's multiple comparison post hoc test.To minimize the number of horizontal lines in various panels(e.g., panel A), single horizontal line with small vertical ticks was used to indicate statistically significant differences. The positioning of small vertical ticks indicates the group that is significantly different from the reference group(with no vertical line). In various panels(e.g., panel A), a single horizontal significance line with 3 vertical ticks suggests a significant difference for 3 comparisons(i.e.,TTPKO-Ozone versus WT-FA,TTPKO-Ozone versus TTPKO-FA,and TTPKO-Ozone versus WT-Ozone).'>

Germline deletion of TTP increases the severity of O₃-induced ALI in mice

研究人员首先比较了全身性TTP敲除（TTP^KO）小鼠与其野生型（WT）同窝对照小鼠在臭氧暴露后的反应。结果显示，与过滤空气（FA）暴露的WT小鼠相比，臭氧暴露的WT小鼠BALF中总免疫细胞数量显著增加，主要是巨噬细胞数量增加。而臭氧暴露的TTP^{KO小鼠BALF中回收的免疫细胞数量比臭氧暴露的WT小鼠高出约4倍，表现为巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞数量的显著增加。中性粒细胞特异性细胞因子和趋化因子（CXCL1/KC、G-CSF和CCL2/MCP-1）的水平在臭氧暴露的TTPKO小鼠中表现出最大程度的增加。此外，CCL3/MIP-1α和CCL4/MIP-1β的水平在臭氧暴露的TTPKO小鼠中也显著高于其他三组。促炎介质IL-6和IL-12p40以及抗炎介质IL-10的BALF水平在臭氧暴露的TTPKO小鼠中均显著高于臭氧暴露的WT小鼠。}

基因表达分析显示，与臭氧暴露的WT小鼠相比，臭氧暴露的TTP^KO小鼠中紧密连接基因（Ocln和Esam）和粘附连接基因（Cdh1和Ctnnb1）的表达显著下调。组织病理学分析表明，臭氧暴露的TTP^KO小鼠表现出显著的气道上皮脱落、血管周围水肿和血管周围/支气管周围炎症。髓过氧化物酶（MPO，中性粒细胞标志物）免疫染色显示，臭氧暴露的TTP^KO小鼠肺组织中MPO阳性细胞数量显著增加。

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TTP deletion in airway epithelial cells increases O₃-induced ALI in mice

为了确定TTP在特定细胞类型中的作用，研究人员构建了气道上皮细胞特异性TTP缺陷（EpiKO）小鼠。通过RNAscope实验证实了气道上皮细胞中TTP的成功缺失。与臭氧暴露的floxed对照小鼠相比，臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠的总细胞计数增加了约2倍，主要表现为巨噬细胞、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞计数的显著增加。中性粒细胞百分比也显著升高。

在炎症介质水平方面，臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠BALF中CCL3/MIP-1α和CCL4/MIP-1β水平显著高于臭氧暴露的floxed对照小鼠。IL-6水平在臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠中也显著升高。有趣的是，与臭氧暴露的全身性TTP敲除小鼠相比，臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠中多种细胞因子水平有所降低，表明气道上皮细胞中TTP的缺失仅部分导致了在TTP^KO小鼠中观察到的细胞因子/趋化因子水平升高。

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组织病理学分析显示，与臭氧暴露的floxed对照小鼠相比，臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠气道上皮脱落、血管周围水肿和血管周围/支气管周围炎症程度显著加重。MPO免疫染色显示臭氧暴露的TTP^EpiKO小鼠肺组织中MPO阳性细胞数量显著增加。

TTP deletion in myeloid cells increases O₃-induced ALI in mice

研究人员进一步探讨了髓系细胞特异性TTP在臭氧诱导急性肺损伤中的作用。使用髓系细胞特异性TTP缺陷（MyeKO）小鼠进行实验发现，与臭氧暴露的floxed对照小鼠相比，臭氧暴露的TTP^MyeKO小鼠的总免疫细胞数量增加了约1.8倍，表现为巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞数量的显著增加。中性粒细胞百分比也显著升高。

P<0.05,P<0.01,**P<0.001 using one-way analysis of variance followed by Tukey's multiple comparison post hoc test. To minimize the number of horizontal lines in various panels(e.g.,panel A),single horizontal line with small vertical ticks were used to indicate statistically significant differences.The positioning of small vertical ticks indicates the group that is significantly different from the reference group(with no vertical line). In various panels(e.g., panel A), a single horizontal significance line with 3 vertical ticks suggests a significant difference for 3 comparisons(i.e., Mye KO-Ozone versus Ctrl-FA, Mye KO-Ozone versus Mye KO-FA,and MyeKO-Ozone versus Ctrl-Ozone).'>

在炎症介质方面，臭氧暴露的TTP^MyeKO小鼠BALF中CCL2/MCP-1和CCL3/MIP-1α水平显著高于臭氧暴露的floxed对照小鼠。IL-6和IL-12p40水平也显著升高。与臭氧暴露的全身性TTP敲除小鼠相比，臭氧暴露的TTP^MyeKO小鼠中多种细胞因子水平有所降低，表明髓系细胞中TTP的缺失也仅部分导致了在TTP^KO小鼠中观察到的细胞因子/趋化因子水平升高。

组织病理学分析表明，臭氧暴露的TTP^MyeKO小鼠表现出加重的上皮脱落、血管周围水肿和血管周围/支气管周围炎症。MPO免疫染色显示臭氧暴露的TTP^MyeKO小鼠肺组织中MPO阳性细胞数量显著增加。

Systemic overexpression of TTP alleviates O₃-induced ALI in mice

为了评估系统性TTP过表达（TTP^AARE）是否能减轻臭氧诱导的急性肺损伤和炎症，研究人员比较了WT和TTP^AARE小鼠在臭氧暴露后的反应。结果显示，臭氧暴露的TTP^AARE小鼠BALF中总免疫细胞数量显著低于臭氧暴露的WT小鼠，主要表现为中性粒细胞和淋巴细胞数量的显著减少。