CYP1B1介导香烟烟雾诱导肺泡II型细胞脂质积聚的作用机制及其在慢性阻塞性肺疾病中的病理意义

本研究揭示香烟烟雾（CS）通过上调细胞色素P450家族1B成员1（CYP1B1）表达，扰乱肺泡II型（AT2）细胞脂质代谢，导致脂质积聚、氧化应激和细胞凋亡。使用选择性抑制剂TMS抑制CYP1B1可有效缓解上述病理变化，为慢性阻塞性肺疾病（COPD）的脂质代谢紊乱提供了新的治疗靶点。

引言

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是全球主要死亡原因之一，其病理特征包括气道重塑、肺气肿和慢性肺部炎症。香烟烟雾（CS）是COPD的主要环境风险因素，可破坏肺泡上皮稳态。肺泡II型（AT2）细胞作为肺部的祖细胞，在肺损伤修复和表面活性物质代谢中起关键作用。本研究旨在探讨细胞色素P450家族1亚家族B成员1（CYP1B1）在CS诱导的AT2细胞脂质积聚中的作用。

材料与方法

研究使用去标识化的人体样本和小鼠模型，所有实验均获得伦理批准。人体样本来自肺组织研究联盟（LTRC）和布莱根妇女医院病理科。野生型C57BL/6小鼠暴露于CS或室内空气6个月。人A549和小鼠MLE-12上皮细胞系用于体外实验，通过siRNA转染、质粒过表达和抑制剂处理（TMS）调控CYP1B1表达。采用免疫荧光染色、Western blot、RT-qPCR、油红O（ORO）染色、MitoSOX染色和Annexin V染色等方法检测脂质积聚、氧化应激和细胞凋亡。

CYP1B1在COPD患者AT2细胞中的表达上调

通过GEO数据库（GSE37768和GSE29133）分析发现，COPD患者和吸烟者肺组织中CYP1B1 mRNA表达显著高于非吸烟者。单细胞RNA测序显示AT2细胞、成纤维细胞、巨噬细胞和内皮细胞中CYP1B1 mRNA水平较高。免疫荧光染色证实COPD患者AT2细胞（SP-C阳性细胞）中CYP1B1蛋白表达显著增加。

CS暴露诱导AT2细胞中CYP1B1表达

小鼠暴露于CS6个月后，肺组织AT2细胞中CYP1B1蛋白表达显著上调。体外实验中，CSE处理浓度依赖性地增加A549和MLE-12细胞中CYP1B1的mRNA和蛋白表达。

CS暴露诱导AT2样细胞脂质积聚

CSE处理显著增加A549和MLE-12细胞中脂质积聚，通过LipidTOX和ORO染色验证。电子烟蒸气提取物（EVE）处理同样诱导脂质积聚，且呈浓度依赖性。

CYP1B1调控CS诱导的脂质积聚

过表达CYP1B1促进A549细胞脂质积聚，而siRNA敲低CYP1B1显著抑制CSE诱导的脂质积聚。CYP1B1过表达上调脂质代谢关键基因SCD1、FASN和LXR-β的表达，敲低则降低这些基因表达。类似结果在MLE-12细胞中得到验证。EVE诱导的脂质积聚也可被CYP1B1 siRNA抑制。

TMS抑制CSE诱导的脂质积聚、ROS生成和细胞凋亡

选择性CYP1B1抑制剂TMS显著抑制CSE诱导的脂质积聚。TMS处理还降低CSE诱导的线粒体活性氧（ROS）生成和细胞凋亡，通过CellTiter assay和Annexin V染色验证。

TMS减轻体内脂质积聚和炎症反应

小鼠体内实验显示，OxLDL处理增加肺组织促炎细胞因子表达，TMS剂量依赖性地逆转这一效应。TMS还减少OxLDL诱导的AT2细胞脂质积聚。

讨论

COPD是一种慢性炎症性疾病，当前治疗方法无法逆转疾病相关损伤。本研究首次报道CYP1B1在COPD患者AT2细胞中表达上调，且CS暴露诱导CYP1B1表达和脂质积聚。CYP1B1通过调控脂质代谢关键基因表达促进脂质积聚，导致氧化应激和细胞凋亡。抑制CYP1B1可缓解这些病理变化，为COPD治疗提供新策略。电子烟使用同样诱导脂质积聚，且由CYP1B1介导，提示类似机制可能参与电子烟相关肺损伤。

结论

CYP1B1在CS暴露下上调，促进AT2细胞脂质积聚，导致氧化应激和细胞凋亡。靶向CYP1B1可能成为治疗COPD脂质代谢紊乱的有效策略。