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脓毒症是一种危及生命的炎症性疾病，巨噬细胞过度激活引发炎症风暴。研究人员开发纳米颗粒 LDO（lonidamine disulfide 4-octyl-itaconate）开展相关研究。结果显示，LDO 可调节巨噬细胞极化，减轻炎症反应。这为脓毒症免疫治疗提供新策略。
脓毒症，这个隐藏在人体健康背后的 “杀手”，时刻威胁着人们的生命安全。它是一种因感染引发的、极为凶险的炎症性疾病，常常伴随着多器官功能衰竭，像一场失控的 “大火”，肆意破坏着身体的正常秩序。在脓毒症这场 “灾难” 中，巨噬细胞原本作为免疫调节的 “卫士”，却在混乱中迷失了方向，变得过度活跃，大量释放促炎细胞因子，如同失控的 “油门”，加剧了免疫失调，进而导致器官功能的急剧恶化，引发一系列严重的并发症，其中脓毒症诱导的急性肺损伤更是成为研究的重点关注对象。
以往的研究发现，巨噬细胞的代谢在其功能发挥中起着关键作用。在脓毒症状态下，巨噬细胞的代谢方式会发生显著改变，从原本的氧化磷酸化快速转变为糖酵解，这种代谢转变为炎症性 M1 表型提供了能量支持，使得巨噬细胞能够满足免疫激增时的生物能量和生物合成需求。然而，这种代谢转变也让巨噬细胞陷入了过度激活的 “陷阱”，加剧了炎症反应。同时，内源性代谢物衣康酸（itaconate）虽然展现出一定的抗炎潜力，能够抑制干扰素基因刺激蛋白（STING）通路，但巨噬细胞中过度活跃的糖酵解却会削弱衣康酸的抗炎效果，让它的 “威力” 大打折扣。
面对这些棘手的问题，来自西安交通大学第一附属医院和西北工业大学的研究人员决心探索新的治疗策略，为脓毒症患者带来新的希望。他们开展了一项具有创新性的研究，旨在通过调控巨噬细胞的代谢和功能，找到对抗脓毒症的有效方法。最终，研究人员成功开发出一种新型纳米颗粒 LDO（lonidamine disulfide 4-octyl-itaconate），这一成果意义重大，为脓毒症的免疫治疗开辟了新的道路，相关研究成果发表在《Research》杂志上。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。他们构建了盲肠结扎穿孔（CLP）小鼠脓毒症模型和脂多糖（LPS）诱导的脓毒症模型，模拟脓毒症的发生发展过程。通过对小鼠样本和临床患者样本进行 RNA 测序（RNA-seq）分析，全面了解基因表达的变化情况。同时，利用蛋白质免疫印迹（Western blot）、流式细胞术（Flow cytometry）、酶联免疫吸附测定（ELISA）等技术，从不同层面深入探究细胞和组织的变化，以揭示 LDO 在脓毒症治疗中的作用机制。
1. HK2 和 STING 介导的巨噬细胞代谢重编程在脓毒症中的治疗潜力
研究人员首先利用 CLP 小鼠脓毒症模型，对巨噬细胞在脓毒症期间的代谢变化展开研究。通过 RNA-seq 分析发现，脓毒症组有 4567 个基因表达出现显著差异，京都基因与基因组百科全书（KEGG）和基因本体（GO）富集分析表明，这些差异基因与细胞因子 - 细胞因子受体相互作用、糖酵解、I 型干扰素信号传导以及器官损伤等通路密切相关。进一步研究发现，糖酵解和 STING 依赖的 I 型干扰素释放与脓毒症的严重程度高度相关。在临床样本和细胞模型的研究中也证实，抑制己糖激酶 2（HK2）和 STING 能够逆转巨噬细胞向促炎表型的极化，减轻脓毒症早期的过度炎症反应。
2. LDO 的自组装潜力及其在减轻脓毒症方面的卓越疗效
鉴于 HK2 和 STING 在脓毒症中的重要作用，研究人员开发了 LDO，它将糖酵解抑制剂 Lonidamine（LND）与 STING 抑制剂 4 - 辛基衣康酸（4 - OI）相结合，实现对 HK2 和 STING 的双重抑制。实验表明，LDO 能够自组装形成直径约 200nm 的球形纳米颗粒，在体内外实验中均展现出良好的稳定性和反应性。在 CLP 和 LPS 诱导的脓毒症小鼠模型中，LDO 治疗显著提高了小鼠的存活率，改善了血液常规指标和肝功能，有效抑制了细胞因子风暴，减轻了肠道损伤，而 LND 治疗效果不明显，4 - OI 虽有一定效果但不如 LDO 显著。
3. LDO 减轻脓毒症诱导的肺损伤
肺是脓毒症中最易受损的器官之一，研究人员以肺为重点研究对象。通过苏木精 - 伊红（H&E）染色和 TUNEL 染色发现，LDO 治疗组的肺组织病理损伤明显减轻，肺组织湿干比、乳酸脱氢酶（LDH）活性和丙二醛（MDA）含量显著降低，表明 LDO 能够有效抑制肺水肿和减轻氧化应激。同时，LDO 治疗显著降低了支气管肺泡灌洗液（BALF）中的细胞和蛋白质含量，抑制了促炎细胞因子的释放，减轻了炎症细胞的浸润，从而有效缓解了脓毒症相关的肺损伤。
4. LDO 抑制 HK2 介导的糖酵解和 cGAS - STING 通路
在细胞水平的研究中，研究人员发现 50μM 的 LDO 能够诱导巨噬细胞从 M1 向 M2 极化，减少炎症反应。通过蛋白质免疫印迹和免疫荧光实验证实，LDO 能够抑制 HK2 的表达，降低糖酵解代谢产物乳酸的水平，抑制糖酵解过程。同时，LDO 还能下调 STING 信号通路中相关蛋白的磷酸化水平，减少 I 型干扰素的产生。在体内实验中，LDO 也能够有效抑制 HK2 和 STING 的表达，调节巨噬细胞相关炎症因子的产生。
5. LDO 调节细胞因子信号传导，促进 M2 巨噬细胞极化以减轻脓毒症炎症
对骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）进行 RNA 转录组测序分析发现，LDO 处理后，差异表达基因主要富集在细胞因子 - 细胞因子受体相互作用通路，炎症相关的细胞因子和趋化因子信号通路显著下调，糖酵解过程也受到抑制。进一步分析表明，LDO 通过调节趋化因子相关信号通路，抑制受体 - 配体相互作用，减少炎症介质的释放，同时促进巨噬细胞向 M2 表型极化，抑制 NLRP3 炎性小体的激活，从而减轻脓毒症诱导的过度炎症反应。
6. LDO 诱导的巨噬细胞极化：从促炎 M1 表型向抗炎 M2 表型转变
在体外实验中，LDO 处理后，RAW264.7 细胞和 BMDMs 中 M2 巨噬细胞标记物显著上调，M1 标记物显著下调。在 CLP 小鼠脓毒症模型中，LDO 治疗后，循环系统和腹腔中的 M1 巨噬细胞减少，M2 巨噬细胞增加，主要器官（回肠、肺和脾脏）中的 M2 巨噬细胞比例也显著增加，M1 巨噬细胞比例减少，表明 LDO 能够促进巨噬细胞从 M1 向 M2 表型转变，减轻脓毒症相关的组织损伤。
7. LDO 抑制脓毒症小鼠中 CCL2 驱动的细胞因子风暴
对 BMDMs 培养上清液中细胞因子的分析发现，LDO 处理后，白细胞介素和趋化因子家族的细胞因子显著减少，其中 CCL2 的变化最为明显。在转录水平和体内组织中也证实，LDO 能够抑制 CCL2 的表达，表明 LDO 通过抑制 CCL2 驱动的细胞因子风暴，减轻脓毒症的过度炎症反应。
8. LDO 通过调节 CCL2 介导的巨噬细胞浸润和极化来减轻脓毒症和肺损伤
研究人员利用体外和体内模型研究发现，CCL2 能够增强 RAW264.7 细胞的迁移能力，增加 MLE - 12 细胞的死亡，抵消 LDO 的抗炎作用，加重脓毒症和肺损伤。而 CCL2 抑制剂 Bindarit 虽有一定疗效，但 LDO 在减轻全身炎症、保护肝功能和缓解肺损伤方面表现更优，且 LDO 主要促进 M2 巨噬细胞极化，Bindarit 主要减少 M1 巨噬细胞，这揭示了 LDO 治疗脓毒症的独特优势和作用机制。
研究表明，HK2 和 STING 在脓毒症炎症反应中起着关键作用，LDO 通过干扰 HK2 介导的糖酵解通量和抑制 STING 诱导的 I 型干扰素反应，展现出强大的抗炎特性。它能够驱动巨噬细胞从促炎的 M1 表型向修复性的 M2 表型转变，下调 CCL2 依赖的细胞因子风暴和全身炎症反应，有效保护器官完整性。这项研究不仅为脓毒症的免疫治疗提供了新的策略和潜在的治疗靶点，也为未来开发基于纳米颗粒的创新治疗方法提供了重要的理论依据和实践指导，有望为脓毒症患者带来更有效的治疗方案，改善他们的预后和生活质量。
