Cathepsin S通过Akt信号通路调控Pannexin 1在急性肺损伤中的作用机制

本研究针对急性肺损伤（ALI）中气道上皮功能紊乱的核心问题，揭示了组织蛋白酶S（CTSS）通过Akt依赖性通路下调Pannexin 1（Panx1）表达的新机制。研究人员通过LPS诱导的小鼠ALI模型和BEAS-2B细胞实验，证实CTSS抑制剂LY3000328可减轻炎症并恢复Panx1表达，为ALI/ARDS治疗提供了潜在靶点。

　　

急性肺损伤（ALI）及其严重形式急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是重症监护病房中常见的致命疾病，以进行性低氧性呼吸衰竭为特征。尽管机械通气和体外膜肺氧合（ECMO）等支持疗法已广泛应用，但患者死亡率仍居高不下。这种临床困境的核心在于ALI/ARDS复杂的病理机制，尤其是气道上皮细胞功能障碍在其中扮演的关键角色。

气道上皮细胞作为呼吸道的第一道防线，其损伤与修复失衡会加剧炎症风暴和肺泡-毛细血管屏障破坏。近年研究发现，Pannexin 1（Panx1）——一种在上皮细胞膜上广泛表达的通道蛋白——在调控炎症与组织修复中具有双重作用。然而，在ALI过程中Panx1的表达调控机制仍不明确。与此同时，溶酶体蛋白酶Cathepsin S（CTSS）在多种炎症性疾病中异常活化，但其在ALI中对上皮细胞功能的影响尚未阐明。

针对这一科学空白，广州医科大学附属第一医院的研究团队在《Experimental Cell Research》发表了一项突破性研究。他们建立脂多糖（LPS）诱导的小鼠ALI模型，结合BEAS-2B人气道上皮细胞实验，系统探究了CTSS-Panx1-Akt轴的调控机制。研究发现：1）LPS显著上调肺组织CTSS表达；2）CTSS特异性抑制剂LY3000328可减轻中性粒细胞浸润、肺泡通透性增加等ALI典型病理改变；3）CTSS通过激活Akt信号通路导致Panx1表达下调；4）该机制在细胞水平得到验证，CTSS/Akt轴同时影响紧密连接蛋白（E-cadherin和occludin）的表达。

主要技术方法
研究采用LPS气管滴注构建BALB/c小鼠ALI模型，通过腹腔注射CTSS抑制剂LY3000328和Akt抑制剂MK-2206进行干预。体外实验使用LPS处理的BEAS-2B细胞系，结合重组小鼠CTSS（rCTSS）处理。检测手段包括Western blot分析CTSS、Panx1和磷酸化Akt（p-Akt）表达，免疫组化定位蛋白分布，以及ELISA检测炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α水平。

CTSS在LPS诱导的ALI小鼠模型中显著上调
免疫组化和Western blot结果显示，LPS刺激后小鼠肺组织CTSS表达显著增加，尤其在上皮细胞中变化最明显。CTSS抑制剂LY3000328可部分逆转这种上调，同时减轻肺部炎症和水肿。

CTSS通过Akt通路调控Panx1表达
LPS处理导致气道上皮Panx1表达下降，伴随Akt serine位点磷酸化（p-Akt）增强。CTSS抑制不仅能恢复Panx1水平，还可抑制p-Akt。外源性rCTSS直接证实了其对Panx1的下调作用，该效应可被Akt抑制剂逆转。

细胞实验验证机制
在BEAS-2B细胞中，LPS诱导CTSS和p-Akt表达升高，同时降低连接蛋白（E-cadherin、occludin）和Panx1水平。阻断CTSS/Akt轴可恢复这些关键蛋白的表达，证实该通路在维持上皮屏障功能中的核心作用。

讨论与意义
该研究首次阐明CTSS通过Akt依赖性途径调控Panx1表达的具体机制，为ALI/ARDS的治疗提供了新的分子靶点。临床意义在于：1）证实CTSS抑制剂可能通过双重作用（抗炎+促进上皮修复）改善ALI；2）揭示Panx1表达动态变化与疾病进展的相关性；3）提出Akt信号通路作为干预CTSS下游效应的关键节点。这些发现不仅丰富了ALI的病理机制认知，也为开发靶向CTSS-Panx1-Akt轴的新型治疗策略奠定了理论基础。