《Biomolecules》：Nutriepigenetics in Skin Homeostasis: Molecular Mechanisms of Honey-Mediated Chromatin Remodeling in Non-Healing Ulcers
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硅纳米颗粒（SiNPs）是一种常见的纳米颗粒，广泛用于工业和医学应用。在职业和日常环境中，吸入暴露于SiNPs通常难以避免。虽然SiNPs对肺损伤的不良影响已有大量文献记载，但SiNPs诱导的肺部炎症的内在机制仍未完全阐明。本研究证明干扰素基因刺激因子（STI
硅纳米颗粒（SiNPs）是一种常见的纳米颗粒，广泛用于工业和医学应用。在职业和日常环境中，吸入暴露于SiNPs通常难以避免。虽然SiNPs对肺损伤的不良影响已有大量文献记载，但SiNPs诱导的肺部炎症的内在机制仍未完全阐明。本研究证明干扰素基因刺激因子（STING）在SiNPs触发的肺部炎症中发挥重要作用。在体外，SiNPs诱导骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）死亡并激活STING通路。敲除STING表达减轻了SiNPs诱导的炎症反应和随后的细胞死亡。进一步的机制研究表明，STING激活促进NF-κB p65的核转位及随后的NF-κB通路激活，最终驱动炎症细胞因子的分泌。在体内，SiNPs诱导的NF-κB激活和炎症细胞浸润在STING缺陷（STING?/?）小鼠中显著减弱。这些发现表明，靶向STING信号通路可能代表一种减轻二氧化硅颗粒引起的肺部炎症的潜在治疗策略。
**论文解读：硅纳米颗粒通过STING-NF-κB信号轴诱导肺部炎症与纤维化的机制研究**
**研究背景与科学问题**
硅纳米颗粒（SiNPs）作为二氧化硅的一种重要纳米形态，因其优异的理化性质被广泛应用于食品加工、合成工艺、医学诊断和药物递送等领域，导致人体暴露风险显著增加。既往关于二氧化硅毒性的研究多集中于晶体硅，而对SiNPs，尤其是小尺寸SiNPs的毒性机制认识不足。肺是SiNPs最主要的毒性靶器官，吸入的SiNPs可被肺泡巨噬细胞吞噬，但因其难以降解，持续激活巨噬细胞并释放炎症介质，最终导致肺炎症、肺气肿、肺纤维化甚至肺癌。尽管已知SiNPs暴露与多种肺疾病相关，但其启动并放大肺部炎症的分子机制仍不明确。干扰素基因刺激因子（STING）是一种免疫适配蛋白，可响应胞质DNA等信号，激活Ⅰ型干扰素和促炎细胞因子产生，并参与多种肺部炎症性疾病。然而，STING在SiNPs诱导的肺炎症中的具体下游效应机制尚不清楚。因此，研究人员开展本研究，旨在利用体内外模型阐明SiNPs是否通过STING信号通路触发肺部炎症，并进一步探索其下游关键效应分子。
**研究内容与总体结论**
本研究采用体外骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）培养和体内小鼠经鼻滴注SiNPs模型，结合STING基因敲除小鼠及NF-κB药理学抑制剂，系统探究了SiNPs诱导肺损伤的分子通路。研究结果证实，SiNPs暴露可激活巨噬细胞中的STING通路，进而磷酸化TANK结合激酶1（TBK1）和NF-κB p65，促进p65核转位，上调白介素-6（IL-6）、白介素-18（IL-18）、白介素-1β（IL-1β）等炎症因子的表达，最终引起肺部炎症浸润和纤维化。STING敲除或NF-κB抑制均能显著减轻SiNPs诱导的炎症反应和细胞死亡。该研究揭示了STING-NF-κB信号轴是SiNPs介导肺损伤的关键机制，为矽肺等硅尘相关疾病的治疗提供了潜在新靶点。论文发表于《Biomolecules》。
**关键技术与方法概述**
研究人员采用透射电子显微镜（TEM）和动态光散射（DLS）对SiNPs进行表征；体外实验使用C57BL/6小鼠来源的BMDMs（经L929条件培养基诱导分化），分别来自野生型（WT）和STING
?/?小鼠；通过CCK-8法和乳酸脱氢酶（LDH）释放检测细胞活力与损伤；采用Western blot和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测蛋白磷酸化及mRNA表达；利用核浆分离和免疫荧光法评估NF-κB p65核转位。体内实验使用成年雄性C57BL/6 WT和STING
?/?小鼠（8周龄，每组6只），经鼻滴注SiNPs混悬液（1 mg/只），7天后取肺组织进行H&E染色、Masson染色、F4/80免疫组化以及Western blot和RT-qPCR检测。
**研究结果**
**3.1 SiNPs的表征**
TEM显示所用SiNPs呈近球形、无明显聚集，粒径主要分布在5–15 nm。DLS测定表明SiNPs在纯水、生理盐水和含10%胎牛血清的DMEM培养基中的水合粒径均大于原始粒径，其中在培养基中的粒径明显增大，提示可能形成蛋白冠。Zeta电位结果显示SiNPs在纯水中稳定性较好，但在盐水和培养基中稳定性下降，易发生聚集。
**3.2 SiNPs激活STING信号通路**
在BMDMs中，SiNPs以浓度依赖性方式降低细胞活力并增加LDH释放。Western blot显示SiNPs处理可显著上调cGAS（环状GMP-AMP合酶）和STING蛋白表达，并增加TBK1的磷酸化水平。RT-qPCR结果证实STING下游干扰素α4（Ifna4）、干扰素β1（Ifnb1）和趋化因子配体10（Cxcl10）的mRNA水平随时间显著升高，表明SiNPs可激活巨噬细胞中的STING通路。
**3.3 SiNPs通过STING在BMDMs中诱导炎症反应**
利用STING
?/?小鼠来源的BMDMs，研究人员发现SiNPs诱导的Cxcl10表达在STING敲除后被显著抑制，证实STING信号被有效阻断。同时，STING缺失明显降低SiNPs引起的Il-6、Il-18和Il-1β基因表达上调，并缓解了细胞死亡和LDH释放。这说明SiNPs诱导的巨噬细胞炎症反应依赖于STING通路。
**3.4 SiNPs通过STING信号通路激活NF-κB**
Western blot检测显示，SiNPs处理BMDMs后，NF-κB p65亚基的磷酸化（p-p65）水平随时间递增。核浆分离实验表明，随着SiNPs处理时间延长，胞浆中的p65减少而核内p65增多，证明p65发生核转位。在STING
?/? BMDMs中，SiNPs诱导的p65磷酸化显著减弱，免疫荧光也证实p65核转位被明显抑制。这些结果表明SiNPs通过STING激活NF-κB通路。
**3.5 SiNPs通过STING-NF-κB信号通路诱导炎症**
研究人员在SiNPs暴露前使用NF-κB抑制剂JSH-23预处理BMDMs。结果显示NF-κB抑制可逆转SiNPs引起的细胞活力下降，减少LDH释放，并显著降低Il-6、Il-18和Il-1β的mRNA表达。这证实SiNPs诱导的炎症反应依赖于STING-NF-κB信号轴。
**3.6 SiNPs暴露引起小鼠肺部炎症浸润和纤维化**
体内实验中，H&E染色显示WT小鼠经SiNPs暴露后出现肺泡间隔增厚、炎性细胞浸润及肺泡结构破坏，而STING
?/?小鼠的上述病变明显减轻。Masson染色和Ashcroft评分显示SiNPs显著增加WT小鼠肺胶原沉积和纤维化评分（从0.67±0.52升至4.33±1.21），而STING敲除将评分降至2.50±1.05。F4/80免疫组化显示SiNPs导致WT小鼠肺内巨噬细胞大量聚集，STING缺失后阳性面积显著减少。Western blot证实SiNPs上调肺组织p-TBK1和p-p65水平，STING敲除则阻断这一效应。RT-qPCR显示STING缺失减少了SiNPs诱导的Cxcl10、Il-6、Il-18和Il-1β mRNA表达升高。
**讨论与结论**
讨论部分指出，过去虽已知SiNPs可致肺炎症并激活STING，但下游分子机制长期不清楚。本研究首次证明NF-κB是STING介导SiNPs肺损伤的关键效应因子。STING激活后促进TBK1磷酸化，进而触发NF-κB p65核转位和促炎因子转录。尽管STING还可通过IRF3等途径调节NF-κB，本研究聚焦于STING-TBK1-NF-κB轴。研究局限性包括：仅使用雄性小鼠、仅观察7天单一时间点、未全面阐明cGAS依赖性等。此外，高剂量急性暴露模型用于模拟慢性低剂量暴露的病理过程，外推到职业环境需谨慎。
结论部分指出：本研究阐明小尺寸SiNPs通过激活STING-TBK1-NF-κB轴触发炎症细胞因子释放，诱导肺部炎症和纤维化。STING基因敲除和NF-κB药理学抑制均可减轻SiNPs诱导的炎性损伤。该研究为矽肺等硅颗粒相关疾病的治疗提供了新的理论依据和候选靶点。
