恩格列净通过下调IL-6/JAK/STAT3信号通路和干细胞保护减轻脂多糖诱导的大鼠气管损伤：组织学和分子学研究

《Histochemistry and Cell Biology》：Empagliflozin mitigates lipopolysaccharide-induced tracheal injury in rats via downregulation of IL-6/JAK/STAT3 signaling pathway and stem cell preservation: histological and molecular study

　　

脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌细胞壁的组成成分，被认为是一种强效炎症诱导剂。恩格列净（EMPA）是一种钠-葡萄糖共转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，用于治疗2型糖尿病。白细胞介素-6/Janus激酶/信号转导与转录激活因子3（IL-₆/JAK/STAT₃）信号通路在驱动炎症、纤维化和上皮-间质转化（EMT）中至关重要。气管基底干细胞负责损伤后的上皮再生。本研究旨在探讨EMPA对LPS诱导的气管损伤的潜在保护作用，重点关注EMT和气管基底干细胞。将60只成年雄性大鼠分为四组：对照组；EMPA组，通过口服灌胃给予EMPA（10 mg/kg/天）28天；LPS组，在第1天接受单次气管内滴注LPS（5 mg/kg）；LPS+EMPA组，接受单次LPS剂量和EMPA治疗28天。气管标本进行生化、组织学、免疫组织化学和RT-实时定量PCR分析。与LPS组相比，LPS+EMPA组在组织学、超微结构和生化改变方面均表现出显著改善，包括维持上皮和纤毛完整性、降低脂质过氧化、增强抗氧化酶活性、降低血清炎症细胞因子、增加E-钙黏蛋白（E-cadherin，上皮标志物）免疫染色面积百分比、降低纤维化面积百分比、波形蛋白（vimentin，间质标志物）和促凋亡Bax的表达，并增强细胞角蛋白5/6（CK5/6，干细胞标志物）的面积百分比。此外，EMPA下调了参与EMT的IL-₆/JAK/STAT₃通路。总之，EMPA通过其抗氧化和抗炎特性、下调IL-₆/JAK/STAT₃信号通路以及保护气管基底干细胞，减轻了LPS诱导的气管损伤。

气管在维持气道通畅和防御中发挥关键作用，但其在炎症性气道疾病中常被忽视。脂多糖（LPS）作为革兰氏阴性菌细胞壁成分，是强效炎症诱导剂，广泛用于构建气道损伤模型。LPS通过Toll样受体4（TLR4）激活核因子-κB（NF-κB）通路，释放肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-₁β）和白细胞介素-6（IL-₆），进而启动IL-₆/Janus激酶/信号转导与转录激活因子3（IL-₆/JAK/STAT₃）通路，驱动炎症、纤维化和上皮-间质转化（EMT）。气管基底干细胞表达细胞角蛋白5/6（CK5/6），负责损伤后上皮再生。尽管LPS致肺损伤研究众多，但其对气管基底干细胞及气管上皮EMT的影响尚不明确。恩格列净（EMPA）是钠-葡萄糖共转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，具有抗炎、抗氧化作用，但对其是否保护LPS诱导的气管损伤研究不足。因此，研究人员开展本研究，旨在探讨EMPA对LPS诱导气管损伤的保护作用，重点关注EMT和气管基底干细胞，论文发表于《Histochemistry and Cell Biology》。

研究人员将60只成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组、EMPA组、LPS组和LPS+EMPA组。LPS组经气管内滴注LPS（5 mg/kg）建立损伤模型，EMPA组口服EMPA（10 mg/kg/天）28天。主要技术方法包括：生化法检测氧化应激标志物丙二醛（MDA）及抗氧化酶过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）；ELISA检测血清TNF-α、IL-₁β和IL-₆；苏木精-伊红（H&E）和Masson三色染色观察组织学和纤维化；免疫组化检测E-钙黏蛋白（E-cadherin）、波形蛋白（vimentin）、Bax和CK5/6；透射电镜观察超微结构；RT-qPCR检测IL-₆、JAK2、STAT₃基因表达。样本来源于埃及Kafrelsheikh大学药学院动物房，实验经该校动物伦理委员会批准。

研究结果如下：

EMPA减轻LPS处理大鼠气管的脂质过氧化并增强抗氧化酶活性：与对照组相比，LPS组气管组织MDA含量显著升高，CAT和SOD活性显著降低；EMPA处理显著降低MDA并升高CAT和SOD活性，但未完全恢复至对照水平。

EMPA减轻LPS处理大鼠血清促炎细胞因子水平：LPS组血清IL-₆、IL-₁β和TNF-α均显著升高；EMPA显著降低这些细胞因子水平。

EMPA减轻LPS处理大鼠气管组织学改变：H&E染色显示LPS组气管黏膜上皮紊乱、纤毛丢失、炎性细胞浸润、血管充血，部分区域上皮脱落；EMPA组上皮结构基本恢复，纤毛排列规则，上皮厚度显著回升。

EMPA减轻LPS处理大鼠气管纤维化：Masson三色染色显示LPS组固有层和黏膜下层胶原纤维显著增多；EMPA组胶原沉积明显减少。

EMPA增强LPS处理大鼠气管E-cadherin免疫表达：LPS组E-cadherin膜表达减弱并出现局部缺失；EMPA组膜表达显著增强，表明上皮表型得到维持。

EMPA通过降低vimentin免疫表达减轻EMT：LPS组气管上皮细胞出现强vimentin胞质阳性；EMPA组上皮细胞vimentin转阴，仅固有层和黏膜下层结缔组织细胞呈中等阳性。

EMPA降低促凋亡Bax免疫表达：LPS组多数上皮细胞及固有层、黏膜下层细胞Bax强阳性；EMPA组Bax表达显著减弱。

EMPA通过增强CK5/6表达保护气管基底干细胞：LPS组基底干细胞CK5/6表达显著减少或缺失；EMPA组CK5/6表达恢复，且面积百分比显著高于对照组和EMPA组。

EMPA减轻LPS处理大鼠气管超微结构改变：电镜显示LPS组纤毛脱落、核固缩、线粒体肿胀、内质网扩张等；EMPA组大部分结构接近正常，仅少数细胞残留轻微变性。

EMPA下调IL-₆/JAK/STAT₃信号通路：RT-qPCR显示LPS组IL-₆、JAK2、STAT₃ mRNA表达显著上调；EMPA显著下调这三个基因的表达。

讨论部分总结：EMPA通过其抗氧化和抗炎特性抑制LPS诱导的氧化应激与炎症，减轻上皮损伤和凋亡，同时下调IL-₆/JAK/STAT₃通路，抑制EMT和纤维化，并保护气管基底干细胞，促进上皮修复。研究结论为：恩格列净对LPS诱导的气管损伤提供显著保护，主要通过其抗氧化和抗炎特性，同时缓解EMT、减轻纤维化并增强CK5/6表达，提示其保护气管基底干细胞群。这些发现为未来探索EMPA在炎症性气道疾病中的治疗潜力奠定了基础。