IRGM 通过调控 AKT/mTOR 通路改善脓毒症诱导的急性肺损伤：潜在治疗靶点的新发现

《Inflammation》：IRGM Inhibits the AKT/mTOR Signaling Pathway by Interacting with TRIM21 to Alleviate Sepsis-Induced Acute Lung Injury

为探究急性肺损伤（ALI）的病理机制，兰州大学研究人员开展了 IRGM 在脓毒症诱导的 ALI 中作用及机制的研究。结果表明 IRGM 通过调节 AKT/mTOR 信号通路促进自噬，减轻 ALI。该研究为 ALI 的治疗提供了新的潜在靶点。

　　在医疗领域，脓毒症如同一个 “夺命杀手”，常常引发多器官衰竭，而急性肺损伤（Acute Lung Injury，ALI）作为脓毒症的严重并发症，更是让病情雪上加霜。ALI 会导致肺部出现严重的急性炎症反应，引发非心源性肺水肿、低氧血症，甚至可能夺走患者的生命。据统计，约 40% 的 ALI 病例都与脓毒症相关。然而，尽管医学研究者们付出诸多努力，目前针对 ALI 仍缺乏有效的治疗手段。为了攻克这一难题，深入了解 ALI 的发病机制迫在眉睫。众多研究显示，自噬（Autophagy，细胞通过双层膜包裹细胞质成分形成自噬体，再运输到溶酶体进行降解的过程，对维持细胞代谢、内环境稳定和基因组完整性至关重要）在脓毒症诱导的多器官功能障碍和损伤中发挥着关键作用，其中 AKT/mTOR 信号通路与自噬过程紧密相关 。免疫相关鸟苷三磷酸酶 M（Immunity-related GTPase M，IRGM）及其小鼠同源物 Irgm1 在调节自噬功能方面意义重大，但它们在脓毒症诱导的 ALI 中的具体作用和机制尚不明确。

在此背景下，兰州大学的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Inflammation》杂志上。研究旨在探究 IRGM 通过调节 AKT/mTOR 信号通路介导自噬，在脓毒症诱导的 ALI 中发挥的作用及机制。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，从 GEO 数据库下载基因表达谱数据进行分析，筛选差异表达基因。动物实验方面，构建盲肠结扎穿孔（Cecal Ligation and Puncture，CLP）诱导的脓毒症 ALI 小鼠模型，并利用腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）载体敲低 Irgm1；细胞实验中，用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激 A549 细胞构建体外脓毒症相关 ALI 模型，通过慢病毒转染实现 IRGM 过表达 。此外，还运用蛋白质免疫印迹（Western Blot）、免疫组织化学染色、免疫共沉淀（Co-immunoprecipitation，Co-IP）、透射电镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）等技术检测相关指标。

研究结果如下：

1. Irgm1 敲低加重 CLP 诱导的 ALI：通过交叉参考三个基因表达数据集，发现 Irgm1 在脓毒症 - ALI 小鼠肺组织中表达显著增加。构建 AAV-shIrgm1 载体敲低 Irgm1 后，H&E 染色显示小鼠肺部病理变化加重，肺湿干重比（W/D）、支气管肺泡灌洗液（Bronchoalveolar Lavage Fluid，BALF）总蛋白浓度、血清中白细胞介素 - 1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）水平均显著升高，表明 Irgm1 在 CLP 诱导的 ALI 中具有保护作用。
2. Irgm1 敲低抑制 CLP 诱导的 ALI 中的自噬：检测自噬相关蛋白发现，Irgm1 敲除显著抑制 CLP 诱导的 LC3II/I 和 Beclin-1 上调，同时增强 p62 表达。LC3 免疫荧光染色和 TEM 结果也证实，Irgm1 敲低导致自噬水平下降。
3. Irgm1 敲低加重 CLP 诱导的 ALI 中的细胞凋亡：TUNEL 染色和 Western Blot 分析表明，Irgm1 敲低后，CLP 诱导的细胞凋亡显著增加，促凋亡蛋白 Bax 和 Cleaved-Caspase-9 表达上调，抗凋亡蛋白 Bcl2 表达下调。
4. Irgm1 可能通过 AKT/mTOR 信号通路调节自噬：Western Blot 分析显示，Irgm1 缺陷小鼠中 AKT/mTOR 信号通路显著激活，提示 Irgm1 可能通过抑制该通路调节自噬。
5. IRGM 过表达增强 LPS 诱导的 ALI 中的自噬：在体外实验中，构建 LPS 诱导的 ALI 细胞模型并过表达 IRGM，CCK-8 和 EdU 染色显示细胞活性部分恢复，自噬相关蛋白 LC3 II/I 和 Beclin-1 表达进一步上调，p62 表达降低，自噬通量增加。
6. IRGM 过表达抑制 LPS 诱导的 A549 细胞凋亡：Western Blot 和流式细胞术检测表明，IRGM 过表达显著抑制促凋亡蛋白 Bax 和 Cleaved-Caspase-9 表达，增强抗凋亡蛋白 Bcl-2 表达，降低细胞凋亡率，且 IRGM 过表达通过抑制 AKT/mTOR 信号通路发挥保护作用。
7. IRGM 通过 AKT/mTOR 信号通路增强自噬：使用 AKT 激活剂 SC79 处理细胞后，发现其部分逆转了 IRGM 过表达对细胞活力、自噬和凋亡的影响，表明 IRGM 可能通过 AKT/mTOR 信号通路增强自噬，抑制细胞凋亡。
8. IRGM 与 TRIM21 相互作用抑制 AKT/mTOR 信号通路：通过免疫沉淀结合质谱分析、Co-IP 实验、免疫荧光分析和分子对接分析，证实 IRGM 与 TRIM21 相互作用，且 IRGM 过表达上调 TRIM21 表达。敲低 TRIM21 可逆转 IRGM 过表达诱导的自噬增强和对细胞凋亡的抑制作用，并激活 AKT/mTOR 信号通路。

综上所述，该研究表明 IRGM 通过上调 TRIM21 抑制 AKT/mTOR 信号通路，促进自噬，从而减轻脓毒症诱导的 ALI。这一发现为脓毒症相关 ALI 的发病机制提供了新的见解，为临床治疗 ALI 提供了潜在的治疗靶点，具有重要的理论和临床意义。