病毒源性丝氨酸蛋白酶抑制剂PEGSerp-1通过靶向uPAR与补体通路缓解小鼠结肠炎中的免疫凝血病理损伤

《Scientific Reports》：Virus-derived serpin reduces immuno-coagulopathic damage in murine colitis by targeting the urokinase-type plasminogen activator receptor (uPAR) and complement

本研究针对炎症性肠病（IBD）中免疫与凝血通路交互作用导致的组织损伤难题，首次系统评估了病毒源性丝氨酸蛋白酶抑制剂PEGSerp-1在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中的治疗潜力。研究发现PEGSerp-1能显著改善生存率、减轻结肠病理损伤，其机制与抑制炎症性M1巨噬细胞浸润、下调尿激酶型纤溶酶原激活物受体（uPAR）表达、调节补体膜攻击复合物（C5b-9）形成及凝血因子活化密切相关，为开发新型双通路靶向疗法提供了理论依据。

　　

炎症性肠病（IBD）是一种困扰全球数百万患者的慢性肠道炎症性疾病，其特征是反复发作的肠道炎症、组织损伤和严重的并发症。当前的治疗策略虽然能一定程度控制症状，但长期使用皮质激素等药物会带来糖尿病、感染和血管疾病等风险，且相当比例患者最终需要手术切除病变肠段。更棘手的是，IBD患者常出现凝血功能异常——既有出血倾向又易形成血栓，这种免疫与凝血系统相互交织的"免疫凝血病理"现象，是导致疾病恶化的关键因素。

在人体内，丝氨酸蛋白酶 cascades 如同精密的信号传导网络，同时调控着凝血（形成血栓）和纤溶（溶解血栓）过程，以及与免疫相关的补体系统。这些通路中的蛋白酶活性受到一类称为丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpin）的蛋白质调控。近年来，科学家们将目光转向病毒世界，发现一些病毒在漫长进化过程中"学会"了合成高效的serpin蛋白，以此逃逸宿主免疫攻击。其中，源自兔纤维瘤病毒（Myxomavirus）的Serp-1蛋白，能同时抑制凝血和免疫通路中的多种关键蛋白酶，展现出独特的治疗潜力。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，Alexandra R. Lucas教授团队对聚乙二醇化修饰的Serp-1（PEGSerp-1）进行了系统评估，探究其在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中的治疗效果及机制。研究人员通过构建急性和慢性结肠炎模型，采用组织病理学分析、免疫组化、Western blot和qPCR等技术，全面评估了PEGSerp-1对结肠炎症、凝血指标和免疫细胞浸润的影响。

关键技术方法包括：使用不同浓度（5%和2%）的葡聚糖硫酸钠（DSS）建立急性和慢性结肠炎小鼠模型；通过腹腔注射给予PEGSerp-1（100 ng/g体重）进行治疗；采用免疫组织化学检测炎症细胞（M1/M2巨噬细胞、中性粒细胞、T细胞）浸润及关键分子（uPAR、C5b-9、纤维蛋白原、fXa）表达；通过Western blot分析人巨噬细胞系中uPAR蛋白水平；利用qPCR评估结肠和心脏组织中相关基因表达变化。

急性预防性PEGSerp-1治疗改善严重DSS结肠炎的生存率和结肠损伤

在5% DSS诱导的急性结肠炎模型中，预防性给予PEGSerp-1显著提高了小鼠生存率（p<0.0326），盐水对照组在第6天全部死亡，而PEGSerp-1治疗组80%存活至研究结束。组织学分析显示，PEGSerp-1治疗显著减轻了结肠隐窝结构破坏（p<0.0011）和炎症细胞浸润程度。

PEGSerp-1治疗急性加重期2% DSS结肠炎的效果

在模拟临床复发情况的2% DSS急性加重模型中，虽然生存率和体重变化无显著改善，但PEGSerp-1治疗显著增加了结肠长度（p=0.05），减少了脾脏肿大发生率，并改善了组织学损伤评分（p<0.0191）。

PEGSerp-1治疗减少炎症细胞浸润和隐窝损伤

在两个模型中，PEGSerp-1均显著降低了炎症细胞向结肠壁浸润的深度（5% DSS：p<0.0013；2% DSS：p<0.0222），并改善了隐窝深度/结肠壁厚度比值（2% DSS：p<0.0015），表明其对结肠黏膜结构的保护作用。

PEGSerp-1治疗减少DSS诱导结肠炎中的炎症性巨噬细胞浸润

免疫组化分析显示，PEGSerp-1显著降低了iNOS⁺M1型巨噬细胞数量（2% DSS：p<0.0005），而对Arg1⁺M2型巨噬细胞无显著影响，表明其特异性抑制促炎巨噬细胞亚群。在2% DSS急性加重模型中，CD4⁺T细胞也显著减少（p<0.0016），而中性粒细胞和CD3⁺T细胞变化不显著。

PEGSerp-1治疗显著降低凝血通路因子

PEGSerp-1治疗显著降低了纤维蛋白原（5% DSS：p<0.0225；2% DSS：p<0.0102）和凝血因子Xa（fXa）（2% DSS：p<0.0022）的阳性染色，表明其对凝血通路的抑制作用。

PEGSerp-1改变炎症性uPAR和补体C5b-9 MAC水平

在2% DSS急性加重模型中，PEGSerp-1显著降低了uPAR阳性细胞数量（p<0.0158）和补体膜攻击复合物C5b-9表达（5% DSS：p<0.0039；2% DSS：p<0.0055），表明其同时调节纤溶和补体通路。

PEGSerp-1治疗减少结肠血管系统中的炎症反应

在结肠黏膜下血管中，PEGSerp-1显著降低了iNOS⁺M1巨噬细胞浸润（5% DSS：p<0.0481）以及fXa（p<0.0331）和纤维蛋白原（p=0.0502）表达，但对uPAR影响不显著。

延迟PEGSerp-1治疗效果分析

延迟治疗（DSS诱导后7天开始）效果较早期治疗弱，虽减少了M1巨噬细胞数量和组织损伤程度，但对生存率和多数指标改善有限，提示早期干预的重要性。

qPCR分析急性加重2% DSS模型中心脏和结肠样本的炎症标志物

qPCR分析显示，DSS诱导的系统性炎症反应表现为心脏组织中C3（p<0.0003）和fXa基因表达上调。PEGSerp-1治疗增加了结肠中纤溶酶原激活物抑制剂-1（PAI-1）表达（p<0.0172），但对多数炎症因子基因表达影响不显著。

PEGSerp-1对人巨噬细胞的分析

Western blot分析证实，PEGSerp-1能显著降低PMA激活的人THP-1巨噬细胞中uPAR蛋白表达，而在人结肠癌细胞（HT29）中无此效应，表明其细胞特异性作用机制。

研究结论表明，PEGSerp-1通过多靶点作用机制有效缓解结肠炎严重程度：一方面抑制促炎M1巨噬细胞浸润和T细胞活化，另一方面调节uPAR介导的纤溶系统、补体激活和凝血通路。特别值得注意的是，PEGSerp-1在ng/g级别的极低剂量下即表现出显著疗效，比常规哺乳动物源serpin治疗剂量低100-1000倍，这种高效力可能源于病毒在进化过程中优化的生物活性。

该研究的创新性在于首次系统验证了病毒源性serpin在结肠炎模型中的治疗潜力，揭示了其独特的双通路（免疫+凝血）调节机制。特别是有趣的发现是，PEGSerp-1能特异性降低巨噬细胞而非结肠细胞中的uPAR表达，提示其细胞选择性靶向特性。这些发现为开发新型IBD治疗策略提供了重要理论依据，尤其是针对那些伴有凝血功能异常的难治性患者。

然而，研究也存在一定局限性，如主要使用雄性小鼠模型，未评估长期慢性结肠炎效果，且qPCR分析在治疗后期进行可能错过早期基因表达变化。未来研究需要进一步探索PEGSerp-1在雌雄两性动物中的效果，在更慢性模型中的长期疗效，以及与其他现有治疗的协同作用。

总体而言，这项研究为理解免疫凝血相互作用在IBD发病机制中的作用提供了新视角，也为开发基于病毒免疫调节蛋白的新型治疗策略奠定了坚实基础。随着进一步研究的深入，这种源自病毒的"智能武器"有望为炎症性肠病患者带来新的希望。