微囊泡转移的线粒体通过激活cGAS-STING通路重编程巨噬细胞代谢在脓毒症中的作用机制

本研究揭示了脓毒症中巨噬细胞通过微囊泡（MVs）转移线粒体的新机制：线粒体活性氧（mtROS）激活cGAS-STING-IFN-β信号通路，驱动炎症风暴并导致器官损伤。研究创新性提出二甲双胍（metformin）通过抑制mtROS阻断该通路，为脓毒症治疗提供了新靶点。

　　

摘要

脓毒症的高死亡率与失控的“炎症因子风暴”密切相关，但具体机制尚不明确。本研究首次发现：脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞通过释放微囊泡（MVs）向其他巨噬细胞转移线粒体，触发线粒体活性氧（mtROS）依赖的cGAS-STING-IFN-β信号通路激活，导致巨噬细胞向促炎（M1）表型极化、吞噬功能下降、代谢紊乱，最终引发器官损伤。值得注意的是，二甲双胍可通过抑制mtROS阻断该通路，为脓毒症治疗提供了新策略。

引言

脓毒症是重症监护室死亡的主因，其核心病理特征为免疫失调和器官功能障碍。尽管血小板、中性粒细胞和巨噬细胞在脓毒症中发挥关键作用，但微囊泡（MVs）介导的线粒体转移如何影响疾病进程尚未明确。既往研究表明，MVs可携带线粒体、RNA和蛋白质参与细胞间通讯，而cGAS-STING通路在感知线粒体损伤相关分子模式（DAMPs）中起核心作用。本研究假设LPS刺激的巨噬细胞通过MVs转移功能异常的线粒体，激活受体细胞的cGAS-STING通路，从而驱动脓毒症炎症风暴。

材料与方法

实验采用C57BL/6J小鼠和Raw 264.7巨噬细胞系，通过超速离心法分离LPS或PBS处理的巨噬细胞来源MVs，并利用透射电镜（TEM）和纳米颗粒追踪分析（NTA）表征其形态与粒径（100–1000 nm）。线粒体转移通过MitoTracker荧光标记验证，巨噬细胞功能通过qPCR、ELISA和流式细胞术评估。代谢组学分析采用非靶向技术，数据存储于OMIX数据库（编号OMIX001234）。

结果

线粒体转移与功能异常

LPS-MVs可高效被巨噬细胞内化（图1C-D），并转移活性线粒体至受体细胞（图1E）。受体巨噬细胞出现线粒体数量减少、膜电位下降（JC-1单体增多，图2B）及mtROS过量产生（图2C）。代谢分析显示，LPS-MVs导致三羧酸循环（TCA）和脂肪酸代谢下调，糖酵解增强（图6C-D）。

巨噬细胞极化与吞噬缺陷

LPS-MVs显著上调M1标志物（CCL5、IL-6、TNF-α）表达（图3A-C），同时下调吞噬相关蛋白SIRPA（图3Q-T），导致对凋亡中性粒细胞和中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）的清除能力下降50%以上（图3M-P）。

cGAS-STING通路激活

LPS-MVs通过mtROS激活cGAS-STING-IFN-β信号轴（图4A-G），而二甲双胍处理可抑制该通路（图5C-N）。小鼠实验中，LPS-MVs注射引发肺肝组织F4/80⁺巨噬细胞浸润、细胞凋亡（TUNEL⁺）及ALT/AST升高（图7A-F），血浆IL-1β、IL-6和TNF-α水平显著上升（图7G-I）。

讨论

本研究揭示了脓毒症中巨噬细胞间线粒体转移的“双刃剑”效应：一方面，异常线粒体通过MVs扩散加剧炎症；另一方面，靶向mtROS-cGAS-STING轴（如二甲双胍）可阻断这一恶性循环。代谢重编程的发现为脓毒症提供了新的生物标志物，但MVs中非线粒体成分的作用及体内代谢验证仍需进一步探索。

意义

该研究不仅阐明了脓毒症炎症风暴的新机制，还提出了老药新用的治疗策略——二甲双胍通过调控线粒体质量控制和先天免疫信号，兼具病理抑制与组织修复潜力，为临床转化提供了理论依据。