GDF15 在矽肺发病机制中的关键作用：激活 MRC5 细胞的新通路

《Clinical and Experimental Medicine》：GDF15 activates human fibroblast MRC5 cells via miR-338/STAT1 in silicosis

为探究 GDF15 在矽肺中的作用，研究人员开展相关研究，发现其通过 miR-338/STAT1 通路激活 MRC5 细胞。

　　在职业健康领域，矽肺这个 “隐藏杀手” 正严重威胁着劳动者的生命健康。矽肺是一种常见的职业病，主要由长期吸入二氧化硅（SiO₂）粉尘引发，会导致肺部组织异常修复，进而发展为不可逆的肺衰竭，预后状况不佳。其主要病理特征之一是成纤维细胞的异常激活，然而，背后的分子机制却一直未被完全揭示。

生长分化因子 15（GDF15）作为转化生长因子 β 家族的重要成员，在多种疾病中都扮演着关键角色，比如糖尿病、心血管疾病、肾衰竭和癌症等。但在矽肺领域，GDF15 的作用还是个未解之谜。

为了揭开这层神秘面纱，中南大学湘雅医院、湖南省职业病防治研究所等机构的研究人员开启了探索之旅。他们的研究成果发表在《Clinical and Experimental Medicine》上，为矽肺的防治带来了新的曙光。

研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。首先，他们收集了 46 例矽肺患者和 10 例健康对照者的外周静脉血样本，采用酶联免疫吸附试验（ELISA）检测血浆中 GDF15 的水平。同时，培养人胚胎肺成纤维细胞 MRC5 细胞，通过 RNA 测序分析外源性 GDF15 对其 mRNA 和 miRNA 表达谱的影响。此外，还运用了蛋白质免疫印迹法（Western blotting）检测蛋白表达水平，利用荧光素酶报告基因实验验证 miR-338 与 STAT1 的靶向关系，借助细胞增殖实验（CCK-8 法）和伤口愈合划痕实验评估细胞的增殖和迁移能力。

研究结果如下：

1. 矽肺患者血液 GDF15 水平升高：ELISA 检测结果显示，46 例矽肺患者血浆 GDF15 水平为 396.9±150.6 pg/mL，显著高于 10 例对照患者的 212.1±13.66 pg/mL。而且，GDF15 水平与患者的肺功能指标 FEV₁% 以及临床分期均无明显关联。
2. GDF15 激活人胚胎肺成纤维细胞 MRC5 细胞：通过对 MRC5 细胞进行不同剂量和时间的 GDF15 处理，发现 100 ng/mL 的 GDF15 处理 24 h 时，α-SMA 和 col1a 的表达水平最高。CCK-8 实验表明 GDF15 能诱导 MRC5 细胞增殖，伤口愈合划痕实验显示其可促进细胞迁移，这意味着 GDF15 能够激活 MRC5 细胞。
3. GDF15 对 MRC5 细胞 mRNA 和 miRNA 表达的影响：RNA 测序结果显示，GDF15 处理后，MRC5 细胞中有 9 种 miRNA 上调，18 种 miRNA 下调；230 种 mRNA 上调，238 种 mRNA 下调。其中，miR-338 表达下降，STAT1 表达上升。
4. miR-338 在 GDF15 诱导的成纤维细胞激活中的作用：qRT-PCR 检测发现，GDF15 显著降低 MRC5 细胞中 miR-338 的表达。转染 miR-338 模拟物可抑制 col1a 和 α-SMA 的表达，抑制细胞增殖；而转染 miR-338 抑制剂则促进相关蛋白表达和细胞增殖，这表明 miR-338 在 GDF15 诱导的成纤维细胞激活中发挥着重要作用。
5. STAT1 在 GDF15 诱导的成纤维细胞激活中的作用：Western blotting 检测表明，GDF15 显著增加 MRC5 细胞中 STAT1 的表达。转染 STAT1 siRNA 可减弱 col1a 和 α-SMA 的表达，抑制细胞增殖；转染 STAT1 cDNA 则促进相关蛋白表达和细胞增殖，说明 STAT1 在 GDF15 诱导的成纤维细胞激活中意义重大。
6. GDF15 通过 miR-338/STAT1 通路激活 MRC5 细胞：生物信息学分析、荧光素酶报告基因实验和 Western blotting 检测结果表明，STAT1 可能是 miR-338 的直接作用靶点。共转染实验进一步证实，GDF15 可能通过 miR-338/STAT1 通路激活 MRC5 细胞。

研究结论与讨论部分指出，该研究首次发现矽肺患者血浆 GDF15 水平高于健康个体，且 GDF15 在矽肺发病机制中扮演重要角色，其通过 miR-338/STAT1 通路激活 MRC5 细胞。这一发现为矽肺的治疗提供了新的潜在靶点，有望开发出更有效的治疗策略。不过，目前的研究还存在一定局限性，后续还需要开展动物实验进一步验证 GDF15 在矽肺中的作用，观察 miR-338 在矽肺动物模型中的表达情况，从而更深入地了解其机制，为矽肺防治提供更坚实的理论基础。