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为解决急性肺损伤（ALI）治疗靶点缺乏的问题，北京大学的研究人员开展 Gαq/11 在 ALI 中作用的研究，发现其加重 ALI，抑制它可改善病情。该研究为 ALI 治疗提供新靶点，极具科研价值，推荐一读。
急性肺损伤（ALI）是一种来势汹汹的呼吸疾病，就像肺部遭遇的一场 “暴风雨”。它会引发非心源性双侧肺水肿和低氧血症，这是因为肺部内皮屏障受到破坏，肺泡毛细血管的通透性增加，使得液体渗出。ALI 的院内死亡率在 38% - 46% 之间，这可不是个小数目。目前，针对 ALI 的治疗手段主要是对症和支持治疗，像呼吸机辅助通气、俯卧位通气、液体管理以及使用糖皮质激素等。然而，经过这么多年的研究，却一直没有找到特别有效的治疗药物，就好像在黑暗中摸索，始终找不到那扇通往光明的门。
在 ALI 这场 “风暴” 中，中性粒细胞的表现十分关键。它们在肺组织里聚集、浸润，就像一群闯入者，严重影响着疾病的发展。而中性粒细胞释放中性粒细胞胞外陷阱（NETs）这个过程，更是重中之重。NETs 是由活化的中性粒细胞释放出的染色质纤维网络，包含 DNA、组蛋白以及髓过氧化物酶（MPO）、中性粒细胞弹性蛋白酶等蛋白水解酶，它能困住并清除病原体，防止病原体扩散。但要是 NETs 生成得太多，就会引发严重的炎症，损伤组织，让 ALI 病情雪上加霜，增加患者的发病率和死亡率。所以，要是能找到针对 NETs 的治疗方法，说不定就能缓解 ALI 的症状，给患者带来希望。
G 蛋白偶联受体（GPCRs）在人体生理过程中扮演着重要角色，它就像细胞的 “信号兵”，能被多种趋化因子激活。G 蛋白作为与 GPCRs 相关的膜内蛋白，像个 “分子开关”，参与各种生理和病理过程。Gαq/11 蛋白是 G 蛋白亚家族的一员，之前研究发现它是治疗葡萄膜黑色素瘤的有效靶点，而且在调节炎症反应的信号通路中也起着重要作用，这让人们猜测它可能和 ALI 也有关系。不过，Gαq/11 在调节中性粒细胞功能以及在 ALI 模型中的具体作用，还是个未知数。
为了揭开这个谜团，北京大学的研究人员在《Molecular Medicine》期刊上发表了题为 “Gαq/11 promotes acute lung injury via endoplasmic reticulum stress-mediated neutrophil extracellular trap formation” 的论文。研究发现，Gαq/11 在 ALI 小鼠肺组织中表达上调，它会通过促进内质网应激介导的 NETosis 加重 ALI，而抑制 Gαq/11 可以减轻肺损伤，这意味着 Gαq/11 有望成为治疗 ALI 的新靶点。这一发现就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为 ALI 的治疗带来了新的方向。
研究人员为了开展这项研究，用到了好几种关键技术方法。首先是构建动物模型，他们用髓系细胞特异性 Gna11 基因敲除小鼠和脂多糖（LPS）诱导出 ALI 小鼠模型；然后使用了定量实时聚合酶链反应（q - PCR）技术，来检测基因表达水平；免疫荧光（IF）染色技术也派上了用场，用于观察肺组织中相关蛋白的表达情况；RNA 测序和生物信息学分析则帮助研究人员深入了解基因变化和相关信号通路；还有细胞实验，通过分离和培养小鼠骨髓来源的中性粒细胞，来研究 Gαq/11 在体外的作用。这些技术就像研究人员手中的 “魔法工具”，帮助他们一步步解开 Gαq/11 与 ALI 之间的秘密。
下面我们来看看研究结果。
Gαq/11 在 ALI 小鼠肺组织中表达上调
研究人员先构建了气管内注射 LPS 诱导的 ALI 小鼠模型，就像给小鼠的肺部制造了一场 “模拟风暴”。通过这个模型，他们发现，随着炎症介质相关基因（如 TNF - α、IL - 6 和 IL - 1β）表达上调，Gαq/11 的 mRNA 和蛋白水平在 ALI 小鼠肺部也显著增加。IF 分析进一步证实了这一点。这就好比在火灾现场（ALI 肺部环境），Gαq/11 这个 “消防员” 不仅没有灭火，反而越烧越旺，它很可能参与了 ALI 的炎症反应过程。
Gna11 基因缺陷减轻小鼠 ALI
研究人员培育出了髓系细胞特异性 Gna11 基因敲除小鼠，这就像是给小鼠的 Gαq/11 蛋白 “关上了开关”。他们发现，敲除 Gαq/11 后，小鼠没有出现代谢、止血方面的问题，血细胞计数和血压也没明显变化。对比敲除小鼠和正常小鼠在诱导 ALI 后的肺组织病理情况，敲除小鼠的肺泡壁厚度变薄，炎症细胞浸润减少，肺泡塌陷情况也改善了，肺湿干比和 BALF 中的蛋白质浓度降低，BALF 中 TNF - α、IL - 6 和 IL - 1β 水平也下降了。这说明敲除 Gαq/11 就像给受伤的肺部 “敷了一层药”，减轻了肺损伤和炎症反应。
Gαq/11 促进 ALI 小鼠 NETs 形成
研究人员知道巨噬细胞和中性粒细胞在 ALI 炎症反应中很重要，所以他们研究了 Gαq/11 对这两种细胞的影响。结果发现，Gna11 基因缺陷对小鼠肺部巨噬细胞浸润以及 LPS 刺激的骨髓来源巨噬细胞中 TNF - α 和 IL - 6 水平都没有影响，看来 Gαq/11 在巨噬细胞这儿 “没起什么作用”。但在中性粒细胞方面，Gna11 基因缺陷小鼠肺部浸润的中性粒细胞数量有减少趋势，而且 LPS 诱导的中性粒细胞活化标志物（POD 和 MMP - 9）增加幅度也变小了。研究人员接着研究 NETs 形成，发现 Gna11 基因缺陷显著降低了 LPS 诱导的 NETs 评分，BALF 中的 MPO - DNA 复合物水平也下降了。这表明 Gαq/11 在 LPS 诱导的 ALI 中，就像一个 “助推器”，促进了 NETs 的形成。
Gαq/11 在体外促进 NETosis
为了进一步探究，研究人员分离了正常小鼠和 Gna11 基因敲除小鼠的骨髓中性粒细胞（BMNs），并用 LPS 刺激它们。通过 Sytox Green 染色观察细胞外 DNA，以及检测 MPO - DNA 复合物，他们发现 LPS 刺激能让正常 BMNs 释放出大量 NETs，而 Gna11 基因敲除的 BMNs 中 NETs 形成明显减少。用 Syto 13 和 Sytox Orange 染色也证实了这一点。这就好比在体外的 “小世界” 里，Gαq/11 是 NETosis 的 “加速剂”，没了它，NETosis 的速度就慢了下来。
Gna11 基因缺陷下调内质网应激相关通路
研究人员对用 LPS 处理的正常和 Gna11 基因敲除小鼠的 BMNs 进行 RNA 测序分析，就像给细胞的基因 “做了一次全面体检”。基因本体富集分析发现，Gna11 基因敲除的 BMNs 中下调的基因主要和内质网（ER）中的蛋白质加工过程有关。KEGG 和 REACTOME 通路分析也表明，正常 BMNs 感染 LPS 后，内质网应激和未折叠蛋白反应（UPR）相关的生物通路被富集。这说明 Gαq/11 可能通过影响内质网应激相关通路来调节 NETs 的形成，内质网应激就像一个 “幕后推手”，和 Gαq/11 一起影响着 NETs。
Gαq/11 促进内质网应激传感器 IRE1α 的激活
研究人员检测了 LPS 诱导的正常和 Gna11 基因敲除小鼠 BMNs 中内质网应激标志物的 mRNA 水平，发现 Gna11 基因缺陷导致 s - XBP1 和 t - XBP1 显著下调，说明 Gαq/11 能调节 XBP1 剪接通路。IRE1α 是内质网应激反应中的关键蛋白，研究人员通过蛋白质免疫印迹分析发现，Gna11 基因缺失会降低 LPS 诱导的 p - IRE1α 和 sXBP1 水平，在体内也是如此。而且用 IRE1α 抑制剂 KIRA6 处理后，能减轻肺组织中 NETs 的形成和 ALI 的严重程度。这表明 Gαq/11 就像 IRE1α 的 “激活剂”，能促进内质网应激。
Gαq/11 通过激活 IRE1α 加速线粒体活性氧（mitoROS）生成和 NETosis
有研究表明，IRE1α 的磷酸化能促进 mitoROS 生成，进而增强中性粒细胞的活性和 NETosis。研究人员用 LPS 刺激正常和 Gna11 基因敲除小鼠的 BMNs，用流式细胞术检测 mitoROS 水平，发现 LPS 刺激使正常 BMNs 中 mitoROS 水平显著增加，而 Gna11 基因敲除的 BMNs 中没有明显变化。用 IRE1α 抑制剂 4μ8C 预处理正常 BMNs，mitoROS 生成会显著减少，但对 Gna11 基因敲除的 BMNs 没有明显影响。同样，4μ8C 能减轻正常 BMNs 的 NETosis，但对 Gna11 基因敲除的 BMNs 没有作用。这说明 Gαq/11 通过激活 IRE1α，就像启动了一个 “连锁反应”，加速了 mitoROS 的生成和 NETosis。
Gαq/11 抑制剂 YM - 254,890 通过抑制 NETosis 改善小鼠 ALI
既然 Gαq/11 在 ALI 进展中这么关键，研究人员就用它的抑制剂 YM - 254,890 来看看效果。给 LPS 诱导的 ALI 小鼠注射 YM - 254,890 后，他们发现小鼠没有出现代谢、止血方面的问题，血压也正常。而且，YM - 254,890 能显著减少 LPS 诱导的 NETs 形成，降低肺损伤评分，减轻中性粒细胞浸润和肺水肿，还能降低 LPS 诱导的 TNF - α、IL - 6 和 IL - 1β 水平。这说明 YM - 254,890 就像一把 “钥匙”，有可能打开治疗 ALI 的新大门。
研究结论表明，Gαq/11 在 ALI 模型中起着关键作用，它通过促进中性粒细胞内质网应激传感器 IRE1α 的激活来介导 NETosis，加重 ALI。而 Gαq/11 的抑制剂 YM - 254,890 在 ALI 模型中展现出了治疗效果，这为 ALI 的药物治疗提供了一个全新的靶点。这一研究成果意义重大，为未来治疗 ALI 提供了新的方向。虽然目前研究还存在一些局限性，比如抑制剂的全身给药可能会影响其他方面，但这并不妨碍它为后续研究奠定基础。就像在探索治疗 ALI 的道路上，研究人员找到了一块重要的 “拼图”，未来还需要更多研究来完善这幅 “治疗蓝图”，为 ALI 患者带来真正有效的治疗方法，让他们摆脱疾病的困扰。
