肺内定植肺炎克雷伯菌样菌通过诱导巨噬细胞线粒体自噬促进特发性肺纤维化进展：机制新解与潜在治疗靶点探索

《Cell Death Discovery》：Tissue-resident Klebsiella quasipneumoniae contributes to progression of idiopathic pulmonary fibrosis by triggering macrophages mitophagy in mice

为探究肺微生物群与特发性肺纤维化（IPF）病理过程的关系，研究人员以博来霉素（BLM）诱导的小鼠肺纤维化模型为研究对象，开展相关研究。结果发现肺微生物群失调会加重 BLM 诱导的肺纤维化，这为 IPF 的治疗提供了新的理论依据。

　　特发性肺纤维化（Idiopathic Pulmonary Fibrosis，IPF）是一种令人棘手的慢性间质性肺疾病，它就像隐藏在肺部的 “无形杀手”。患者的肺组织会逐渐被瘢痕组织取代，导致呼吸功能不断下降，最终走向呼吸衰竭，生命随时面临威胁。尽管科研人员一直在努力探索，但 IPF 的发病机制至今仍未完全明确。目前已知，外部因素如香烟烟雾、胃食管反流、粉尘颗粒和病毒感染等反复造成的微小损伤，以及肺微生物群的改变，都可能在 IPF 的发展过程中 “推波助澜”。不过，肺微生物群在 IPF 患者呼吸功能方面究竟扮演着怎样的角色，还存在诸多未知。在这样的背景下，为了深入了解肺微生物群与 IPF 病理过程之间的关系，中国医学科学院 & 北京协和医学院药物生物技术研究所等机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Cell Death Discovery》杂志上。

研究人员主要运用了 16S rDNA 测序、RNA 荧光原位杂交（RNA ISH）、Tax4Fun 分析等技术。其中，16S rDNA 测序用于检测肺微生物群的变化；RNA ISH 用来确定在博来霉素（BLM）诱导的肺纤维化发展中起重要作用的细菌种类；Tax4Fun 分析则从 16S rDNA 基因序列中提取功能注释信息。

研究结果如下：

• BLM 诱导小鼠肺纤维化模型的建立及评估：给 C57BL/6 小鼠气管内滴注 5mg/kg 的 BLM，在不同时间点（7、14、21 和 28 天）处死小鼠。通过苏木精 - 伊红（HE）染色、Masson 染色、免疫组化（IHC）等检测发现，随着 BLM 暴露时间延长，小鼠肺组织出现炎症细胞浸润、支气管壁增厚、肺泡间隔增宽、肺纤维化面积和纤维化评分显著增加等症状，肺功能也明显下降，这表明成功建立了 BLM 诱导的小鼠肺纤维化模型，且纤维化程度随时间逐渐加重。
• 肺微生物群的变化：对肺泡灌洗液进行 16S rDNA 测序分析，结果显示在门水平上，变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）在各时间点占主导，BLM 组中变形菌门的相对丰度显著高于对照组；在属水平上，肠杆菌属（Enterobacter）和葡萄球菌属（Staphylococcus）占主导且随时间波动，肠杆菌属在 BLM 组中更丰富；在种水平上，肺炎克雷伯菌样菌（K. quasipneumoniae）和大肠杆菌（Escherichia coli）普遍存在，且肺炎克雷伯菌样菌在 BLM 组中的比例随时间显著增加。此外，通过香农（Shannon）和辛普森（Simpson）指数评估发现，两组的 α 多样性无显著差异，但 β 多样性分析表明，BLM 处理组和对照组的微生物群落存在差异，在第 28 天差异显著，这说明 BLM 处理后肺微生物群处于动态变化且优势菌群失衡状态。
• 肺炎克雷伯菌样菌的作用及机制：运用 Simper 指数分解 Bray - Curtis 相异指数，发现肺炎克雷伯菌样菌对 BLM 组和对照组间差异的贡献最大，且其比例随 BLM 暴露时间增加而上升。Tax4Fun 分析表明，肺炎克雷伯菌样菌的丰度与 BLM 诱导的肺纤维化相关的关键信号通路，如 AMPK、HIF - 1、VEGF、PI3K - Akt 和 NF - κB 信号通路等有关。体外实验中，用肺炎克雷伯菌样菌 ATCC700603 处理 RAW264.7 细胞，发现其可诱导巨噬细胞线粒体自噬，导致转化生长因子 - β1（TGF - β1）产生，进而促进纤维化。同时，还检测到线粒体膜电位下降、线粒体形态异常、自噬相关蛋白表达增加、活性氧（ROS）生成以及 TGF - β1 表达上升等现象，进一步证实了肺炎克雷伯菌样菌通过诱导巨噬细胞线粒体自噬促进肺纤维化的作用机制。

研究结论和讨论部分指出，该研究全面分析了 BLM 诱导的肺纤维化小鼠呼吸道微生物群，发现 BLM 暴露导致肺微生物群失调并促进纤维化，其中肺炎克雷伯菌样菌比例的持续增加与巨噬细胞中 ROS 产生增加相关，可能推动了肺纤维化的进展。这一研究结果为肺微生物群在 IPF 发展中的作用提供了有力证据，也为后续深入研究 IPF 的发病机制和开发基于微生物群的治疗方法奠定了基础。未来的研究可以进一步聚焦于宿主对微生物群失调的反应以及肺内细菌群落之间的相互作用，有望为 IPF 患者带来新的治疗希望。