靶向STING抑制哮喘中自噬介导的气道重塑的作用与机制研究

《Molecular and Cellular Biochemistry》：Targeting STING to attenuate autophagy-mediated airway remodeling in asthma

　　

中文摘要翻译 干扰素基因刺激因子（STING）对于抗病毒和胞内抗菌免疫防御至关重要，并参与肺纤维化疾病。然而，STING在调控哮喘自噬及气道重塑中的作用仍不清楚。研究人员建立了卵清蛋白（OVA）诱导的小鼠哮喘气道重塑模型，检测了肺组织中STING和自噬相关基因5（ATG5）的表达水平，并在体内评估了STING抑制剂C-176对自噬和气道重塑的影响。在白细胞介素（IL）-13刺激的人支气管上皮BEAS-2B细胞中，研究人员在体外探讨了STING、自噬与细胞纤维化之间的关系。在OVA攻击的小鼠中，C-176、氯喹（CQ）和地塞米松（DX）降低了气道高反应性和嗜酸性粒细胞计数。C-176和CQ减轻了炎症细胞浸润、黏液分泌和胶原沉积，并抑制了气道上皮的自噬和纤维化。在IL-13刺激的BEAS-2B细胞中，C-176、ATG5抑制或PERK通路抑制均下调了自噬和纤维化相关标志物。气道上皮细胞中STING上调促进了哮喘中的自噬及随后的气道重塑。抑制STING或自噬可减轻这些病理变化，表明其是哮喘的潜在治疗靶点。

论文解读文章

研究背景

支气管哮喘是一种常见的慢性呼吸系统疾病，其主要病理特征包括持续性气道炎症、气道高反应性（AHR）和气道重塑。尽管现有药物能有效控制气道炎症，但对气道重塑的逆转作用有限，而气道重塑引起的不可逆改变显著影响患者生活质量。因此，深入探索哮喘气道重塑的发生机制对于改善患者预后至关重要。已有研究表明，自噬与气道上皮细胞的损伤修复密切相关，临床研究证实难治性哮喘患者气道上皮中自噬相关分子的表达水平与上皮下纤维化程度及肺功能下降呈正相关。此外，干扰素基因刺激因子（STING）作为先天免疫信号通路中的重要蛋白，不仅能够激活非经典自噬，还参与了多种器官纤维化的发病过程。然而，STING是否通过调控自噬参与哮喘气道重塑尚不清楚。基于此，本研究旨在阐明STING在哮喘气道重塑中的作用及其分子机制。

研究方法

研究人员首先建立卵清蛋白（OVA）诱导的小鼠哮喘气道重塑模型，采用无创双腔测量系统进行肺功能检测；通过Giemsa染色对支气管肺泡灌洗液（BALF）进行细胞分类计数；利用酶联免疫吸附测定（ELISA）检测血清OVA特异性IgE及BALF中细胞因子水平；运用苏木精-伊红（HE）、过碘酸雪夫（PAS）和马松三色（Masson's trichrome）染色评估肺部组织病理学变化；采用免疫组化和免疫荧光染色定位并定量检测肺组织中STING、自噬相关蛋白及纤维化标志物的表达；通过蛋白质印迹法（Western blotting）和逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）分别检测蛋白和mRNA表达水平。在体外实验中，以人支气管上皮BEAS-2B细胞和人胚肺成纤维细胞（HFL-1）为研究对象，通过IL-13刺激模拟哮喘微环境，利用CCK-8法评估细胞活力，RFP-GFP-LC3双荧光标记法观察自噬流变化，并结合基因过表达和RNA干扰技术验证STING-ATG5及STING-PERK-eIF2α信号通路的调控关系。

研究结果

1. STING抑制剂C-176缓解小鼠哮喘气道高反应性和炎症

肺功能检测结果显示，与哮喘模型组相比，C-176干预组小鼠的特异性气道阻力（sRaw）显著降低，效果与地塞米松（DX）和自噬抑制剂氯喹（CQ）相当。BALF细胞计数和HE染色结果表明，C-176可显著减少嗜酸性粒细胞数量并减轻气道周围炎性细胞浸润，且C-176与DX联合使用效果优于单用DX。

2. C-176减轻哮喘小鼠气道黏液分泌和胶原沉积

PAS染色显示，C-176干预后气道上皮糖原沉积明显减少；Masson's三色染色和免疫荧光结果进一步证实，C-176可显著降低气道周围I型胶原、转化生长因子-β（TGF-β）和α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的表达，表明STING抑制可有效改善气道重塑。

3. C-176抑制哮喘小鼠气道上皮细胞自噬

免疫组化和Western blotting结果显示，哮喘小鼠肺组织中Beclin-1、ATG5和LC3-II表达升高，p62表达降低，而C-176干预后可逆转上述变化，提示STING抑制可降低气道上皮细胞的自噬水平。

4. C-176降低IL-13诱导的BEAS-2B细胞自噬

RFP-GFP-LC3双荧光标记实验显示，IL-13刺激增加BEAS-2B细胞中LC3阳性斑点数量，而C-176预处理可显著减少自噬体形成，证实C-176在细胞水平同样具有抑制自噬的作用。

5. STING通过ATG5调控自噬和纤维化

通过基因过表达和沉默实验发现，同时过表达STING和ATG5可使自噬标志物Beclin-1表达最高、p62最低，而沉默ATG5可逆转STING过表达引起的自噬增强。在纤维化方面，STING和ATG5同时过表达时，α-SMA、纤连蛋白（Fibronectin）和TGF-β的mRNA水平最高，沉默ATG5则使其下降，表明STING可能通过ATG5调控自噬进而影响纤维化进程。

6. STING通过PERK-eIF2α通路促进纤维化

Western blotting结果显示，IL-13刺激可激活PERK/eIF2α通路，STING过表达进一步增强该通路的磷酸化水平。在PERK被阻断的情况下，无论STING如何调控，下游eIF2α磷酸化水平均无明显变化，但纤维化标志物仅有部分降低，提示STING可能同时通过PERK依赖和ATG5依赖两条途径促进纤维化。

7. PERK介导STING诱导的过度自噬

救援实验结果显示，PERK敲低可抑制IL-13诱导的ATG5上调，而在PERK敲低基础上过表达STING可部分恢复ATG5表达，说明STING可通过激活PERK内质网应激通路间接促进自噬，但其促自噬效应不完全依赖于PERK。

8. C-176抑制IL-13诱导的人肺成纤维细胞活化和纤维化

在人胚肺成纤维细胞（HFL-1）中，IL-13刺激可上调STING总蛋白水平，C-176虽不影响STING表达但可显著降低α-SMA、I型胶原和TGF-β的蛋白表达，免疫荧光也证实α-SMA荧光强度减弱，表明STING信号可直接参与间质成纤维细胞介导的气道重塑。

讨论与结论

本研究表明，在哮喘状态下，气道上皮细胞中STING异常上调并通过两条主要通路驱动气道重塑：一方面，STING通过ATG5依赖的非经典自噬途径促进自噬体形成；另一方面，STING激活PERK-eIF2α内质网应激通路进一步放大自噬信号。过度激活的自噬导致上皮细胞稳态失衡，促进促纤维化因子释放和细胞外基质沉积。STING抑制剂C-176或自噬抑制剂CQ均可有效缓解OVA诱导的哮喘小鼠的气道高反应性、炎症浸润、黏液分泌、胶原沉积及上皮纤维化，且C-176与DX联用效果更优。此外，STING信号也可直接在肺成纤维细胞中被激活并促进其向肌成纤维细胞转化。综上所述，STING在气道上皮细胞中的上调促进了自噬及随后的气道重塑，抑制STING或自噬可减轻这些病理变化，提示STING可能是哮喘治疗的潜在新靶点。