综述:DNA损伤反应与细胞命运决定在生命周期中的作用:从胎儿发育到年龄相关呼吸系统疾病

【字体: 时间:2025年08月04日 来源:Cell & Bioscience 6.1

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  这篇综述系统阐述了DNA损伤反应(DDR)在维持呼吸系统稳态中的核心作用,揭示了DDR失调如何通过DNA损伤监测与修复系统失衡,导致肺泡上皮细胞(AEC)衰老和命运改变,从而贯穿支气管肺发育不良(BPD)、哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)和特发性肺纤维化(IPF)等生命周期呼吸疾病的发病机制。文章重点探讨了MRN复合体、ATM/ATR-Chk1/2、53BP1等关键靶点及Nrf2/ARE、PARP-BER等通路,并前瞻性地提出了靶向治疗策略。

  

DNA损伤反应的双重防御系统

DNA作为核心遗传物质,其完整性依赖DNA损伤反应(DDR)这一精密网络维持。DDR由损伤监测与修复两大协同系统构成:监测系统通过MRN复合体(Mre11-Rad50-Nbs1)感知损伤后,激活ATM/ATR-Chk1/2信号级联,进而调控p53、53BP1等效应分子;修复系统则通过碱基切除修复(BER)、非同源末端连接(NHEJ)等途径针对性修复损伤。当损伤超过修复阈值时,不可逆的DNA损伤积累将触发细胞衰老或凋亡,这一机制在呼吸系统疾病中尤为关键。

发育性肺疾病的DDR根源

支气管肺发育不良(BPD)作为典型发育性肺疾病(DEVLD),其肺泡化障碍与DDR缺陷密切相关。动物模型显示,高氧环境会下调DSB修复蛋白Rad1表达,导致肺泡II型上皮细胞(AECII)中DNA双链断裂(DSB)积累。临床数据证实,早产儿尿液中氧化损伤标志物8-OHdG水平与BPD严重度正相关。更值得注意的是,p53-p21通路激活会诱导肺成纤维细胞衰老,这种发育期DDR失调可能为成年期慢性肺疾病(CLD)埋下隐患。

慢性肺疾病中的DDR恶性循环

在慢性阻塞性肺疾病(COPD)中,香烟烟雾等刺激通过持续激活ATM,导致支气管上皮细胞鸟嘌呤氧化损伤。临床研究发现,COPD患者血清8-OHdG水平与预后显著相关,而支气管上皮中Ku86蛋白表达降低提示NHEJ修复缺陷。特发性肺纤维化(IPF)患者肺组织显示γ-H2AX标志物升高,伴随DNA-PKcs、Rad51等修复因子缺失。线粒体ROS通过ATM/NEMO-NF-κB通路触发纤维化,而YTHDC1表达下调会抑制ATR激活,加剧基因组不稳定性。

靶向干预的创新策略

针对DDR关键节点的治疗策略展现出广阔前景:

  1. 抗氧化途径:Nrf2激活剂可提升抗氧化基因表达,在COPD中使8-OHdG降低54.15%;

  2. 修复增强:OGG1抑制剂TH5487通过阻断8-oxoG修复,使哮喘模型M2巨噬细胞减少10.99倍;

  3. 抗炎协同:纳米化阿司匹林(ASP-N)使COPD患者淋巴细胞DNA尾矩显著降低。

生命周期视角下的治疗启示

从胎儿期DEVLD到老年CLD,DDR失调构成贯穿生命周期的共同病理基础。靶向MRN复合体、ATM/ATR等监测分子,或调控BER/NHEJ等修复通路,不仅能缓解即时损伤,更能打破"损伤-衰老-炎症"的恶性循环。未来研究需聚焦精准干预时机,如新生儿期使用Nrf2激活剂预防BPD,或成年期应用PARP抑制剂延缓IPF进展,最终实现呼吸疾病的全周期防控。

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