荧光探针揭示二氧化硫(SO2)在肺组织炎症中的双刃剑效应及其AAT1调控机制

针对SO2在炎症调控中的双重作用机制不明问题，研究人员开发了新型荧光探针OPD-SO2，通过可视化监测AAT1过表达细胞及小鼠模型中SO2水平变化，首次证实SO2既可促进炎症发生又能通过AAT1途径发挥抗炎作用，为呼吸道疾病诊疗提供了新思路。

　　

【论文解读】
二氧化硫(SO₂)既是大气污染物又是生命体内重要的气体信号分子，这种看似矛盾的双重身份使其在呼吸系统疾病中扮演着"双刃剑"角色。一方面，外源性SO₂暴露会引发气道炎症甚至肺癌；另一方面，内源性SO₂通过天冬氨酸氨基转移酶1(AAT1)催化生成，参与维持活性硫物种(RSS)代谢平衡并发挥抗炎作用。然而，传统检测技术难以动态捕捉SO₂在炎症微环境中的时空分布变化，导致其病理/生理机制争议不断。

来自中国科学院烟台海岸带研究所等机构的研究团队在《Microchemical Journal》发表研究，设计出基于碳碳双键共轭结构的荧光探针OPD-SO₂，通过结合PCR、ELISA和组织病理学分析，首次在基因过表达细胞模型和SO₂暴露小鼠中揭示了SO₂-AAT1通路对肺组织炎症的双向调控机制。

关键技术包括：1）基于苯并吲哚骨架的荧光探针设计；2）AAT1基因过表达细胞模型构建；3）地塞米松(DEX)抗炎干预实验；4）小鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)检测；5）qPCR定量炎症因子mRNA表达。

【研究结果】

1. 探针特性验证：OPD-SO₂对NaHSO₃的检测限达0.23 μM，荧光信号从521 nm蓝移至325 nm，成功应用于活细胞及小鼠BALF中SO₂动态监测。

2. 炎症促进SO₂生成：在脂多糖(LPS)诱导的炎症细胞中，探针捕获到SO₂水平显著升高，且与TNF-α等促炎因子呈正相关。

3. AAT1的抗炎机制：AAT1过表达细胞通过上调SO₂生成抵抗炎症，经DEX治疗后SO₂水平回落，提示SO₂可能作为炎症自限性调节分子。

4. 动物模型验证：SO₂暴露小鼠肺组织呈现剂量依赖性炎症损伤，但低浓度组SO₂促进IL-10等抗炎因子分泌，证实其浓度依赖性双效作用。

【结论与意义】
该研究通过分子影像技术首次阐明：1）SO₂在炎症发生初期通过促进细胞因子释放加剧损伤；2）AAT1介导的内源性SO₂生成构成负反馈调节环路；3）SO₂水平可作为炎症进程的分子标志物。这不仅为呼吸道疾病诊疗提供新靶点，更深化了对气体信号分子网络调控机制的理解。Xia Zhang等提出的"炎症-SO₂-AAT1"调控轴，为开发基于SO₂稳态调控的精准抗炎策略奠定了理论基础。