肺泡巨噬细胞在臭氧耐受中的作用机制研究：从转录组学到功能验证

研究人员针对臭氧(O3)暴露引起的肺部炎症耐受现象，通过建立小鼠模型结合RNA-seq和功能实验，系统评估了肺泡巨噬细胞(AMs)在臭氧耐受中的作用。研究发现虽然AMs转录组显示Toll样受体(TLR)等炎症通路下调，但通过细胞清除和过继转移实验证实AMs并非臭氧耐受的关键效应细胞，为阐明肺部适应性保护机制提供了新视角。

　　

空气污染中的臭氧(O₃)是威胁公共健康的重要环境污染物，急性暴露会引起肺部炎症和损伤。但有趣的是，反复低浓度臭氧暴露反而能使生物体产生"耐受"现象——对后续高浓度臭氧挑战表现出减弱的炎症反应。这个发现虽已有40余年历史，其分子机制却始终未明。传统观点聚焦于上皮细胞和抗氧化系统，但美国北卡罗来纳大学教堂山分校(University of North Carolina at Chapel Hill)的Gregory J. Smith博士团队独辟蹊径，将研究目光投向了肺泡巨噬细胞(Alveolar Macrophages, AMs)——这个肺部免疫防御的第一道防线。

研究人员首先建立了标准化的臭氧耐受小鼠模型：雌性C57BL/6NJ小鼠接受4天0.8 ppm臭氧预处理，2天休息后接受2 ppm臭氧挑战。通过支气管肺泡灌洗(Bronchoalveolar Lavage, BAL)分析和组织病理学观察，证实该模型成功再现了经典耐受表型——预处理组在臭氧挑战后24小时表现出显著减轻的炎症（中性粒细胞减少50%）和上皮损伤（气道上皮完整性保持）。特别值得注意的是，与早期大鼠研究一致，耐受小鼠肺泡Ⅱ型上皮细胞(AT2)增殖增加，提示上皮修复可能参与耐受形成。

为探究AMs的作用，研究采用多组学方法：通过流式细胞术发现臭氧预处理未改变AMs数量但显著改变其转录组。RNA-seq分析显示1,479个差异表达基因，其中TLR信号通路、MYD88依赖的信号传导和NF-κB介导的炎症通路基因普遍下调，而免疫调节分子CD200r2和骨桥蛋白(Spp1)等显著上调。这些变化暗示AMs可能进入"低反应状态"。但令人意外的是，通过氯膦酸盐脂质体清除70% AMs后，臭氧耐受表型依然存在；更直接的过继转移实验也显示，将耐受小鼠的AMs转移至naive受体小鼠，未能赋予其对臭氧挑战的保护作用。

技术方法上，研究整合了精确控制的臭氧暴露系统、多参数流式细胞分析（检测上皮细胞增殖标志物Ki67等）、RNA-seq转录组学、AMs清除（氯膦酸盐脂质体）与过继转移等关键技术。使用Illumina NovaSeq平台进行高通量测序（平均5500万读长/样本），数据经STAR比对和DESeq2分析。

主要研究发现包括：

1. 模型建立：成功构建小鼠臭氧耐受模型，预处理显著降低后续臭氧挑战引起的BAL蛋白渗出（损伤标志）和中性粒细胞浸润（p<0.05）。

1. 上皮变化：耐受小鼠终端细支气管出现再生性增生，AT2细胞中Ki67⁺细胞比例增加2倍（p<0.05），与既往大鼠研究一致。

2. AMs转录重编程：TLR4、IL1b等炎症基因下调，免疫调节基因上调，但整体未改变AMs数量（p>0.05）。

3. 功能验证：AMs清除实验显示中性粒细胞浸润无显著改变（p>0.05）；过继转移400,000个耐受AMs未能保护受体小鼠。

这项发表在《Toxicological Sciences》的研究挑战了AMs在臭氧耐受中起核心作用的假设，将研究焦点转向了上皮细胞等其它可能机制。虽然AMs表现出明显的转录适应（如TLR信号抑制），但它们既非必要也非充分条件。这一发现为理解肺部环境适应性提供了重要修正——不同于内毒素耐受等经典模型，臭氧耐受可能更多依赖于结构性改变（如上皮增殖）而非免疫细胞重编程。研究建立的标准化小鼠模型和组学数据集，也为后续探索上皮-免疫互作机制奠定了基础。