《Journal of the American Heart Association》：Thioredoxin‐Interacting Protein‐Regulated in Development and DNA Damage‐Response 1‐Driven Macrophage Senescence Promotes Hypoxia‐Induced Pulmonary Hypertension
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背景：肺动脉高压（pulmonary hypertension, PH）是一种危及生命的血管疾病，以肺动脉重塑和右心室衰竭为特征，构成重大的临床挑战。尽管巨噬细胞功能障碍被认为参与PH的发病机制，但其潜在分子机制仍不清楚。方法：研究人员采用多组学数据库分析、跨
背景：肺动脉高压（pulmonary hypertension, PH）是一种危及生命的血管疾病，以肺动脉重塑和右心室衰竭为特征，构成重大的临床挑战。尽管巨噬细胞功能障碍被认为参与PH的发病机制，但其潜在分子机制仍不清楚。方法：研究人员采用多组学数据库分析、跨物种验证以及低氧诱导PH模型中的功能研究。通过小鼠骨髓移植实现髓系特异性Txnip缺失。通过蛋白质结合实验、骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, BMDMs）中的细胞衰老分析以及与肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cells, PASMCs）的共培养实验评估机制性见解。结果：研究人员发现，肺外膜巨噬细胞的细胞衰老参与了低氧诱导PH的发病机制。综合多组学分析显示，在低氧诱导PH期间，血管周围巨噬细胞中硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin-interacting protein, TXNIP）的表达升高。髓系特异性Txnip缺失可减轻小鼠低氧诱导的肺血管重塑。机制上，TXNIP结合并稳定发育与DNA损伤反应调节因子1（regulated in development and DNA damage-response 1, REDD1）蛋白，促进骨髓来源巨噬细胞中低氧诱导的衰老。衰老巨噬细胞的条件培养基随后增强了肺动脉平滑肌细胞的增殖和迁移。结论：TXNIP-REDD1轴驱动低氧诱导的巨噬细胞衰老，从而促进低氧诱导PH中的肺动脉平滑肌细胞功能障碍和肺血管重塑。靶向TXNIP-REDD1通路可能为低氧诱导PH提供一种新的治疗策略。
论文解读：
研究背景方面，肺动脉高压（pulmonary hypertension, PH）是一种进行性且严重的心肺疾病，以肺动脉压持续升高和肺血管阻力增加为血流动力学特征，最终进展为右心衰竭。尽管现有靶向治疗改善了特发性肺动脉高压患者的生存，但仍无法逆转进行性肺血管闭塞，且针对低氧诱导PH的有效治疗策略依然有限，构成重大临床挑战。肺血管重塑是PH发病的核心病理特征，涉及内膜内皮细胞、中膜平滑肌细胞和外膜巨噬细胞、成纤维细胞等多细胞类型的动态相互作用。新近证据强调巨噬细胞功能失调在调节肺动脉平滑肌细胞（pulmonary artery smooth muscle cell, PASMC）行为中发挥关键作用，但具体机制不明。此外，细胞衰老逐渐被认为参与PH发病，然而巨噬细胞衰老在PH中的功能作用尚不清楚。硫氧还蛋白相互作用蛋白（thioredoxin-interacting protein, TXNIP）是一种多功能调控因子，参与氧化应激、代谢稳态、免疫调节和肿瘤抑制，并与细胞衰老密切相关，但其在低氧诱导PH中的确切作用仍未被定义。因此，该研究旨在探讨TXNIP在调节巨噬细胞衰老及PH发病中的表达模式和分子机制。
研究人员通过整合多组学数据库分析、跨物种验证及低氧诱导PH模型的功能研究，发现肺外膜巨噬细胞的细胞衰老参与低氧诱导PH的发病。骨髓移植实验表明，髓系特异性Txnip缺失可减轻低氧诱导的小鼠肺血管重塑和血流动力学损伤。机制上，TXNIP直接结合并稳定REDD1蛋白，促进骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, BMDMs）的低氧诱导衰老；衰老巨噬细胞通过衰老相关分泌表型（senescence-associated secretory phenotype, SASP）因子旁分泌增强PASMC的增殖和迁移。该研究揭示了TXNIP-REDD1轴驱动巨噬细胞衰老进而促进低氧性PH肺血管重塑的新机制，为靶向巨噬细胞衰老的PH治疗策略提供了理论基础。
关键研究方法方面，研究人员采用多组学数据库分析（整合SU5416/低氧大鼠外周血单个核细胞GSE162244数据集、低氧小鼠肺间质巨噬细胞GSE87602数据集及人类衰老相关基因数据库GenAge），并进行跨物种验证（人、小鼠、大鼠肺组织及人外周血单个核细胞）。通过骨髓移植构建髓系特异性Txnip敲低小鼠模型，运用免疫共沉淀、邻位连接技术、免疫荧光共定位评估蛋白相互作用，采用SA-β-半乳糖苷酶染色、活性氧检测分析细胞衰老，并利用条件培养基共培养体系研究巨噬细胞对PASMC的影响。样本来源包括无锡市人民医院人肺组织和南京医科大学第一附属医院人外周血单个核细胞，动物模型包括慢性低氧小鼠和SU5416/低氧大鼠。
研究结果部分：
低氧性PH中肺巨噬细胞发生衰老：通过免疫印迹、SA-β-gal染色及免疫组化/免疫荧光共染，发现低氧性PH小鼠肺组织衰老标志物P16、P21上调，SA-β-gal阳性细胞与巨噬细胞标志物CD68、F4/80共定位；体外低氧处理BMDMs增加ROS、SA-β-gal阳性率及P16/P21表达，表明低氧诱导巨噬细胞衰老并与PH进展相关。
TXNIP在低氧性PH中上调并可能是介导巨噬细胞衰老的关键调节因子：整合多组学筛选及GenAge数据库交叉，鉴定TXNIP为唯一候选基因；免疫印迹和免疫荧光显示低氧小鼠间质巨噬细胞、PH患者PBMC及三种物种肺组织CD68+巨噬细胞中TXNIP蛋白升高，提示其可能调控巨噬细胞衰老。
髓系特异性Txnip敲低小鼠免受低氧性PH影响：通过骨髓移植构建Txnip敲低嵌合小鼠，低氧暴露后，Txnip敲低降低右心室收缩压和右心室肥厚指数，减轻肺小血管中膜增厚和肌化程度，并抑制血管周围CD68+巨噬细胞中P16/P21上调，表明髓系TXNIP缺失缓解低氧性PH。
TXNIP调控低氧诱导的巨噬细胞衰老：在BMDMs中敲低Txnip显著抑制低氧诱导的P16/P21表达、SA-β-gal活性和ROS水平；过表达Txnip则相反，证明TXNIP促进低氧诱导的巨噬细胞衰老。
TXNIP介导的巨噬细胞SASP促进PASMC增殖和迁移：敲低Txnip的BMDMs条件培养基抑制PASMC迁移（划痕实验）和增殖（EdU掺入、PCNA表达），过表达Txnip则增强；ELISA显示IL-6、IL-1β、TNF-α、ICAM-1等SASP因子分泌受TXNIP依赖调控，且低氧协同增强该效应。
TXNIP通过抑制蛋白酶体降解在低氧巨噬细胞中转录后稳定REDD1蛋白：免疫共沉淀、邻位连接和免疫荧光证实TXNIP与REDD1结合；低氧下TXNIP敲低降低REDD1蛋白而不改变mRNA，过表达则升高；MG132和放线菌酮实验表明TXNIP通过抑制蛋白酶体降解来稳定REDD1，且该效应主要在低氧下显现。
抑制REDD1可减轻低氧诱导的巨噬细胞衰老和PASMC表型转换：在BMDMs中敲低Redd1降低P16/P21、SA-β-gal阳性率和ROS水平，其条件培养基促进PASMC迁移和增殖的能力减弱，表明REDD1是TXNIP下游介导巨噬细胞衰老和促重塑效应的关键分子。
Redd1敲低可逆转TXNIP在BMDMs中的促衰老和促重建作用：在Txnip过表达BMDMs中同时敲低Redd1，可逆转Txnip过表达引起的P16/P21上调、SA-β-gal和ROS增加，并削弱其条件培养基对PASMC迁移和增殖的促进作用，证实TXNIP-REDD1轴是驱动巨噬细胞衰老及下游血管重塑的必要通路。
讨论部分总结：该研究揭示低氧诱导的血管周围巨噬细胞衰老是PH肺血管重塑的关键驱动因素，TXNIP是核心介质。研究全面表征了肺外膜巨噬细胞的衰老表型，整合分子标志物、功能实验及SASP组分，为精确干预提供新靶点。通过多组学和跨物种验证确认TXNIP在肺血管周围巨噬细胞中过表达，并证明TXNIP通过结合稳定REDD1蛋白、抑制其蛋白酶体降解，进而促进巨噬细胞衰老和SASP分泌，最终驱动PASMC功能障碍。研究也指出尚存的局限性，包括共沉淀实验缺乏空载体对照、PASMC纯度验证不足、巨噬细胞特异性REDD1抑制的治疗潜力待测、统计学方法有待更大样本验证，以及SASP具体成分和与其他血管细胞交互的机制仍需深入阐明。
研究结论：总之，本研究确定TXNIP是肺血管系统中低氧诱导的巨噬细胞衰老的新型驱动因子。衰老巨噬细胞通过旁分泌信号促进肺动脉平滑肌细胞功能障碍，从而加重低氧性PH中的血管重塑。靶向TXNIP-REDD1轴可能为低氧性PH提供一种新的治疗策略。
