Gasdermin D通过STAT5A/CXCL1/中性粒细胞轴加剧辐射诱导肝病的新机制及治疗策略

本研究揭示了辐射诱导肝病(RILD)中Gasdermin D(GSDMD)通过激活STAT5A/CXCL1信号轴招募中性粒细胞加剧肝损伤的关键机制。研究人员通过构建肝细胞特异性Gsdmd敲除小鼠模型，结合单细胞测序等技术，发现GSDMD依赖的肝细胞焦亡(pyroptosis)促进CXCL1分泌，进而驱动中性粒细胞浸润加重RILD。该研究不仅阐明了GSDMD在RILD中的双重作用（既执行焦亡又调控基因表达），还验证了靶向GSDMD的药物双硫仑(DSF)的治疗潜力，为临床防治RILD提供了新思路。论文发表于《Nature Communications》。

　　

在肿瘤放疗和核事故等场景中，辐射诱导肝病(RILD)是严重影响患者预后的并发症。随着腹部和胸部肿瘤放疗的普及，RILD导致的急性肝损伤和后期肝纤维化问题日益突出。然而，目前临床缺乏有效防治手段，其分子机制也尚未阐明。这主要因为辐射引发的细胞死亡形式复杂，涉及多种分子事件交织作用。特别是近年来发现的焦亡(pyroptosis)作为一种炎症性程序性死亡，在辐射损伤中的作用存在组织特异性争议——有研究报道辐射可激活Gasdermin D(GSDMD)介导的焦亡通路，但在不同器官中表现出截然不同的效应。

中山大学肿瘤防治中心等单位的研究人员针对这一科学问题展开深入研究。他们发现GSDMD在RILD肝组织中显著上调，且与疾病严重程度正相关。通过构建肝细胞特异性Gsdmd敲除(Gsdmd^ΔHep)小鼠模型，结合单细胞RNA测序(scRNA-seq)等技术，揭示了GSDMD通过"焦亡执行"和"基因调控"双重机制加重RILD的创新发现。该研究不仅阐明了辐射损伤中器官特异性反应的分子基础，还验证了FDA已批准药物双硫仑(DSF)的治疗潜力，为临床防治RILD提供了新靶点。相关成果发表在《Nature Communications》。

研究主要采用以下关键技术：1)建立短期(30Gy单次)和长期(6Gy×5次)小鼠RILD模型；2)利用scRNA-seq分析肝组织免疫细胞图谱；3)原代肝细胞分离培养及体外辐射模型；4)流式细胞术检测中性粒细胞浸润；5)染色质免疫沉淀(ChIP)验证转录因子结合位点；6)药物干预实验采用GSDMD抑制剂DSF和STAT5A抑制剂IST5-002。

研究结果部分：

GSDMD依赖性肝细胞焦亡发生在RILD中
通过免疫印迹和免疫荧光证实，辐射后肝组织中GSDMD全长(GSDMD-FL)和N端片段(GSDMD-N)表达显著增加。scRNA-seq分析意外发现，Gsdmd上调主要发生在肝细胞而非免疫细胞。体外实验显示，辐射诱导肝细胞出现典型焦亡特征：细胞膜气泡样突起、LDH释放增加等，这些效应在Gsdmd^ΔHep肝细胞中被显著抑制。

GSDMD缺失改善RILD的急性肝损伤和慢性纤维化
Gsdmd^ΔHep小鼠在短期和长期RILD模型中均表现出肝损伤减轻。血清ALT/AST水平下降，肝纤维化标志物(α-SMA、胶原等)表达降低。病理检查显示，野生型小鼠肝脏出现明显结节和ECM沉积，而敲除组这些改变显著缓解。

GSDMD调控中性粒细胞向辐照肝脏的募集
scRNA-seq和流式分析发现，辐射后肝脏中性粒细胞浸润显著增加，这在Gsdmd^ΔHep小鼠中被明显抑制。共培养实验证实，野生型辐照肝细胞对中性粒细胞的趋化能力更强。中性粒细胞耗竭实验进一步验证了其在RILD进展中的关键作用。

选择性CXCL1中和有效缓解RILD
RNA-seq筛选发现CXCL1是GSDMD调控的最显著差异趋化因子。在体实验显示，抗CXCL1抗体处理可减少中性粒细胞浸润，改善肝功能和纤维化。体外实验证实，CXCL1中和抗体能抑制辐照肝细胞的中性粒细胞趋化能力。

STAT5A阻断通过抑制CXCL1/中性粒细胞轴缓解RILD
生物信息学预测和实验验证发现STAT5A是CXCL1的关键转录因子。ChIP实验证实GSDMD促进STAT5A与Cxcl1启动子结合。STAT5A抑制剂IST5-002处理可减少CXCL1产生和中性粒细胞浸润，改善RILD。

GSDMD抑制剂双硫仑的治疗潜力
FDA批准的GSDMD抑制剂DSF能有效降低辐射肝组织中GSDMD-FL/N水平，抑制STAT5A活化和CXCL1分泌，减少中性粒细胞浸润，最终改善RILD病理改变。体外实验也证实DSF对辐照肝细胞的保护作用。

该研究首次系统阐明了GSDMD在RILD中的双重作用机制：一方面通过caspase-1/GSDMD-N执行焦亡，另一方面通过GSDMD-STAT5A轴调控CXCL1转录。这种"双管齐下"的机制最终导致中性粒细胞大量浸润，加剧肝损伤。研究不仅解决了辐射损伤领域关于GSDMD组织特异性作用的争议，还创新性地提出了靶向GSDMD的治疗策略。特别值得注意的是，研究者验证了已上市药物DSF的辐射防护作用，这大大缩短了基础研究向临床转化的距离。从更广泛的视角看，该研究为理解细胞死亡与免疫微环境互作提供了新范式，对其它炎症性疾病的治疗也有重要启示意义。