巨噬细胞溶酶体pH调控的活性氧/氮物种（ROS/RNS）动态平衡纳米电化学监测及其在吞噬作用中的免疫调控机制

本研究通过铂纳米电化学传感器（Pt NWSs）实时监测巨噬细胞在吞噬玻璃纤维过程中溶酶体pH对活性氧/氮物种（ROS/RNS）生成的调控机制。研究发现，酸性环境（pH <5.0）促进O2 •? 质子化生成H2 O2 ，而碱性环境（pH >6.0）通过上调iNOS表达增加NO和ONOO? 释放，并伴随促炎因子分泌增强。该成果为理解溶酶体pH在免疫应答中的核心作用提供了定量依据，对炎症性疾病和癌症治疗策略开发具有重要启示。

　　

在免疫防御的前线，巨噬细胞如同机体的“清道夫”，通过吞噬作用清除病原体和细胞残骸。这一过程的核心环节是吞噬体与溶酶体的融合，形成具有强酸性环境的吞噬溶酶体，其中产生的活性氧/氮物种（ROS/RNS）是消灭入侵者的关键武器。然而，溶酶体pH如何精确调控ROS/RNS的生成，进而影响免疫应答的强度和质量，一直是未解的谜题。传统检测方法难以实时捕捉这些高活性分子的动态变化，使得相关机制研究长期停滞。

为解决这一难题，国内某研究机构的研究团队创新性地采用铂纳米电化学传感器（Pt NWSs），在巨噬细胞“受挫吞噬”玻璃纤维的模型中，首次实现了对四种主要ROS/RNS（ONOO^?
、H₂
O₂
、NO和NO₂
^?
）分泌通量的实时监测。相关成果发表在《Research》上，为免疫代谢调控提供了全新视角。

研究团队通过以下关键技术展开攻关：1）构建铂黑修饰的碳化硅纳米线传感器（Pt NWSs），实现单细胞水平ROS/RNS的高灵敏度检测；2）利用“受挫吞噬”模型延长吞噬杯开放时间，便于传感器捕捉ROS/RNS泄漏；3）采用四种药物（EN6、莫能菌素、氯喹和巴弗洛霉素A1）精确调控溶酶体pH梯度；4）结合LysoTracker荧光探针和ELISA技术验证pH对细胞因子分泌的影响。

研究结果揭示以下重要发现：

1. 溶酶体融合对ROS/RNS分泌的关键作用
   通过抑制剂Vac-1阻断溶酶体融合后，ROS/RNS分泌量骤降至对照组的1/4，证实溶酶体-吞噬体融合是免疫杀伤的必要步骤。

2. pH对ROS/RNS前体生成的差异化调控
   酸性环境（EN6处理，pH 4.92）下O₂
   ^•?
   产量稳定，而碱性环境（Baf-A1处理，pH 6.14）使NO分泌提升1.5倍。荧光染色显示iNOS表达随pH升高而增加，但NOX活性不受影响，说明pH通过选择性调控iNOS影响前体平衡。

3. pH依赖的ROS/RNS转化路径
   酸性条件下75%的O₂
   ^•?
   转化为H₂
   O₂
   （需2H⁺
   ），而碱性环境促使O₂
   ^•?
   与NO耦合生成ONOO^?
   ，后者在pH>6时稳定性增强，使NO₂
   ^?
   生成比例从4:1降至2.5:1。

4. pH-免疫应激的级联效应
   溶酶体碱化显著提升促炎因子分泌，Baf-A1组TNF-α释放量达对照组的40倍，证实pH通过ROS/RNS组成调控炎症强度。

结论与展望
该研究首次定量揭示了溶酶体pH通过“双通道调控”机制影响免疫应答：酸性环境促进NADPH氧化酶（NOX）产生的O₂
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转化为H₂
O₂
，而碱性环境上调iNOS表达，驱动NO-ONOO^?
通路激活并加剧炎症风暴。这一发现为自身免疫病、慢性炎症和肿瘤免疫治疗提供了新靶点——例如通过调节溶酶体酸化药物可能缓解过度炎症，而局部碱化或可增强抗肿瘤免疫。未来研究可进一步探索pH调控的分子开关，推动精准免疫干预策略的发展。