OTUD5通过稳定TRAF4激活p38/JNK通路加剧高氧诱导的肺损伤及多重细胞死亡途径

本研究针对高氧诱导肺损伤(HILI)的治疗难题，揭示了去泛素化酶OTUD5通过稳定TRAF4蛋白、激活p38/JNK信号通路，进而促进细胞凋亡、焦亡和坏死性凋亡等多重死亡途径的分子机制。南京医科大学团队采用AAV9-siRNA体内干预和BEAS-2B细胞模型，发现OTUD5敲除显著改善肺泡结构破坏、胶原沉积和炎症浸润，而Metformin和Berberine chloride可逆转其保护作用。该研究为氧化应激相关肺损伤提供了新的治疗靶点，发表于《Tissue and Cell》。

　　

在重症监护和新生儿治疗中，高浓度氧疗是挽救生命的重要手段，但伴随而来的高氧性肺损伤(HILI)却成为临床难题。这种"双刃剑"效应源于过量氧自由基引发的氧化应激风暴，导致肺泡上皮细胞大规模死亡和肺纤维化。尽管已知细胞凋亡、焦亡(pyroptosis)和坏死性凋亡(necroptosis)等死亡途径参与其中，但调控这些过程的"总开关"尚未明确。近年来，去泛素化酶(DUB)家族中的OTU亚型成员OTUD5在炎症和癌症中的调控作用逐渐被揭示，但其在肺损伤中的角色仍是一片空白。

南京医科大学的研究团队通过创新性的实验设计，首次发现OTUD5在高氧暴露的肺组织和BEAS-2B细胞中异常高表达。研究人员采用AAV9载体递送OTUD5特异性siRNA，在60% O₂
处理的 neonatal小鼠模型中实现了精准基因沉默。令人振奋的是，这种干预不仅显著改善了肺泡结构、减少了胶原沉积，还降低了支气管上皮的黏液分泌。更深入的研究显示，OTUD5通过其去泛素化酶活性，特异性稳定了TNF受体相关因子4(TRAF4)的蛋白水平，而非影响其mRNA表达。这种分子伴侣关系通过免疫共沉淀(Co-IP)和双荧光标记技术得到确证。

研究的关键突破在于阐明了OTUD5-TRAF4轴的下游机制。TRAF4作为MAPK信号通路的"分子开关"，其稳定化导致p38和JNK蛋白的异常磷酸化，进而触发Caspase-3/7依赖性凋亡、NLRP3炎症小体介导的焦亡以及MLKL驱动的坏死性凋亡。这种"三重死亡"机制的激活，通过CCK-8细胞活力检测、TUNEL染色和MitoSOX氧化应激分析得到系统验证。特别值得注意的是，当研究人员用AMPK激活剂Metformin或ROS诱导剂Berberine chloride处理OTUD5敲除小鼠时，原本获得的肺保护效应被显著削弱，这为临床联合用药提供了重要警示。

技术方法上，研究整合了AAV9介导的体内基因沉默、HE/Masson/PAS三重组织染色、流式细胞术分析支气管肺泡灌洗液(BALF)免疫细胞亚群、Co-IP验证蛋白互作、泛素化修饰检测等关键技术。实验采用C57BL/6新生小鼠建立60% O₂
持续暴露模型，细胞实验选用人支气管上皮细胞BEAS-2B进行体外验证。

主要研究发现包括：

1. OTUD5在高氧环境中异常激活：qPCR和WB分析显示，高氧处理使小鼠肺组织和BEAS-2B细胞中OTUD5表达显著上调，伴随肺泡结构破坏和上皮-间质转化(EMT)标志物α-SMA增加。
2. 基因沉默展现治疗潜力：AAV9-OTUD5 siRNA处理使肺血管通透性降低41.7%，BALF中中性粒细胞减少63.2%，胶原沉积下降58.4%，证实OTUD5是HILI的关键介质。
3. 多重死亡途径的协同调控：OTUD5过表达使细胞凋亡率增加3.1倍，ROS水平升高2.8倍，同时上调焦亡标志物GSDMD-N和坏死性凋亡标志物pMLKL。
4. TRAF4是核心效应分子：Ubibrowser预测结合实验验证显示，OTUD5通过去除K48连接的多聚泛素链延长TRAF4半衰期，而不影响其转录水平。
5. p38/JNK通路的关键作用：TRAF4过表达使p38磷酸化水平增加2.4倍，而其在OTUD5敲除细胞中的回补表达可完全逆转保护效应。

讨论部分强调，该研究首次构建了"OTUD5-TRAF4-p38/JNK"信号轴在HILI中的完整调控网络，为理解DUB家族在氧化应激反应中的生物学功能提供了新视角。临床转化方面，虽然OTUD5抑制剂开发面临挑战，但针对TRAF4或下游MAPK通路的小分子干预可能更具可行性。值得注意的是，Metformin等常用药物对OTUD5敲除效应的抵消作用提示临床需谨慎制定联合治疗方案。

研究的局限性在于未阐明OTUD5在高氧条件下被激活的上游机制，且BEAS-2B细胞系不能完全模拟肺泡II型上皮细胞的特性。未来研究可拓展至类器官模型，并探索OTUD5在不同肺细胞类型中的特异性功能。这些发现不仅为HILI提供了新的治疗靶点，对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和肺纤维化等疾病的治疗也有重要启示。