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急性肺损伤(ALI)死亡率高,现有治疗手段效果不佳。研究人员探究植物乳杆菌来源的细胞外囊泡(LpEVs)对 ALI 的作用。结果显示 LpEVs 可减轻 LPS 诱导的 ALI,或成治疗 ALI 的新策略,为相关研究开辟新方向。
急性肺损伤(ALI)如同隐藏在人体肺部的 “定时炸弹”,随时威胁着人们的生命健康。它可由严重肺炎、败血症、创伤等多种因素引发,患者肺部会出现炎症反应,血管通透性增加,导致血浆渗漏、组织水肿,气体交换和肺部结构受损。尽管人们对其发病机制的研究不断深入,但目前临床上主要还是采用营养支持、机械通气等支持性治疗手段,效果并不理想,患者死亡率高达 35% - 55%,因此,寻找新的治疗方法迫在眉睫。
近年来,肠道微生物群与呼吸系统疾病之间的联系逐渐受到关注。研究发现,ALI 患者肠道微生物群失衡与全身炎症的严重程度密切相关,这暗示着调节肠道微生物群或许能为 ALI 治疗带来新的思路。益生菌作为一类对人体有益的微生物,在调节肠道微生物群、缓解炎症方面展现出一定潜力。而植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)作为一种广泛应用于食品工业的益生菌,其来源的细胞外囊泡(LpEVs)是否能对 ALI 发挥保护作用呢?
浙江大学医学院附属儿童医院、浙江大学生命科学学院等机构的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们发现,LpEVs 能够减轻脂多糖(LPS)诱导的小鼠急性肺损伤,这一研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上,为 ALI 的治疗带来了新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先,通过超滤和超速离心技术分离并纯化 LpEVs,并利用纳米颗粒跟踪分析(NTA)和透射电子显微镜(TEM)对其进行表征。然后,建立 LPS 诱导的小鼠 ALI 模型,将小鼠分为假手术组、LPS - PBS 组和 LPS - EV 组进行实验。实验过程中,运用酶联免疫吸附测定(ELISA)检测炎症细胞因子水平,通过流式细胞术分析细胞群体,借助 RNA 测序(RNA - Seq)和基因本体(GO)富集分析探究基因表达变化及相关通路,还采用了 Western blotting、免疫组化(IHC)等技术检测蛋白表达水平。
在研究结果方面:
- LpEVs 的纯化、分离和表征:成功从植物乳杆菌培养上清液中分离出 LpEVs,TEM 显示其呈典型的球形囊泡形态,NTA 检测其直径分布在 100 - 200nm,平均直径为 166.0 ± 3.3nm。
- LpEVs 减轻小鼠肺部炎症和损伤:与 LPS - PBS 组相比,LpEVs 处理组小鼠肺部炎症细胞浸润减少,肺泡壁变薄,BALF 中细胞计数和蛋白渗漏降低,M1 细胞因子减少,M2 标志性因子 IL - 10 增加,同时促炎中性粒细胞和单核细胞来源的巨噬细胞比例下降,肺泡巨噬细胞比例增加。
- LpEVs 对肺基因表达变化的影响:RNA 测序分析发现,LpEVs 处理主要抑制了 LPS 激活的小鼠肺部炎症反应,KEGG 富集分析表明其可能通过调节代谢途径发挥作用,且 LpEVs 处理可上调 NRF2(核因子红细胞 - E2 相关因子 2)和 HO - 1(血红素加氧酶 - 1)的表达。
- LpEVs 抑制体内 LPS 诱导的铁死亡:LpEVs 可降低 LPS 处理后小鼠肺 BALF 细胞中的 ROS(活性氧)水平,减少肺组织中 MDA(丙二醛)和 Fe2 +含量,提高 GSH(谷胱甘肽)水平,调节铁死亡相关蛋白 GPX4、SLC7A11 和 ACSL4 的表达,同时减少 M1 型巨噬细胞标志物 CD86 的表达,增加 M2 型巨噬细胞标志物 CD206 的表达。
- LpEVs 促进巨噬细胞向抗炎表型转变:体外实验中,LpEVs 可被巨噬细胞摄取,且能抑制 LPS 诱导的 M1 促炎细胞因子的产生,促进 IL - 4 诱导的 M2 相关基因的表达,降低 M1 标志物 CD86 的水平,增加 M2 标志物 CD206 的水平,促进巨噬细胞从促炎的 M1 状态向抗炎的 M2 极化表型转变。
- LpEVs 减轻巨噬细胞铁死亡:LpEVs 可降低 LPS 处理的巨噬细胞中 ROS 和 MDA 的积累,增加 GSH 含量,降低细胞内 Fe2 +水平,调节铁死亡相关蛋白的表达,同时上调 NRF2 和 HO - 1 的表达,抑制 LPS 诱导的巨噬细胞铁死亡,促进其向抗炎表型转变。
- LpEVs 通过递送 cbn - let - 7 抑制巨噬细胞铁死亡:miRNA 微阵列分析显示,cbn - let - 7 是 LpEVs 中含量丰富的 miRNA 之一。双荧光素酶报告基因分析证实 Acsl4(促进铁死亡的脂质代谢酶)是 cbn - let - 7 的靶基因。转染实验表明,cbn - let - 7 模拟物可抑制 ACSL4 表达,增加 GPX4 表达,而抑制剂则产生相反作用,说明 cbn - let - 7 是 LpEVs 抑制铁死亡的重要介质。
研究结论表明,LpEVs 通过递送 cbn - let - 7 靶向 Acsl4 抑制巨噬细胞铁死亡,从而减轻急性肺损伤。这一发现揭示了益生菌、细胞外囊泡、铁死亡和巨噬细胞极化在 ALI 发病机制中的复杂相互作用,为开发治疗 ALI 的创新疗法提供了新的方向。然而,目前该研究仍处于基础阶段,未来还需要进一步明确其中的精确机制,并开展更多临床研究,以推动这一成果在临床治疗中的应用,真正为 ALI 患者带来新的希望。