NGAL通过PI3K/Akt通路调控CSE诱导的肺泡巨噬细胞衰老及MMP2/MMP9表达在肺气肿中的作用机制

　　本研究针对慢性阻塞性肺疾病（COPD）中肺泡巨噬细胞衰老促进肺气肿进展的机制问题，探讨了中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）在香烟烟雾提取物（CSE）诱导的细胞衰老中的作用。研究人员发现NGAL knockdown可通过PI3K/Akt通路减轻细胞衰老并降低MMP2/MMP9表达，为COPD的靶向治疗提供了新的理论依据。

　　

在慢性阻塞性肺疾病（COPD）的复杂病理机制中，肺气肿的形成始终是研究的重点难点。这种以肺泡壁破坏为特征的病理改变，主要源于蛋白酶/抗蛋白酶系统的失衡，其中巨噬细胞等炎症细胞释放的基质金属蛋白酶（MMPs）起着关键作用。近年来，细胞衰老（cellular senescence）作为应激诱导的细胞状态变化，被发现与COPD的进展密切相关。衰老细胞会发展出不可逆的衰老相关分泌表型（SASP），释放多种炎性因子、趋化因子和蛋白酶，包括MMP-2和MMP-9，这些分子直接参与肺泡结构的破坏。然而，驱动肺泡巨噬细胞衰老的具体分子机制尚不完全清楚。

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL），又称脂质运载蛋白-2（LCN2），是一种在炎症和先天免疫中起重要作用的分泌蛋白。既往研究表明，NGAL在COPD患者的血清、支气管肺泡灌洗液（BALF）和痰液中显著上调，可能通过促进支气管平滑肌细胞增殖、迁移和上皮-间质转化（EMT）来驱动气道重塑。但NGAL是否参与调控肺泡巨噬细胞的衰老过程，以及其通过何种信号通路影响MMP的产生，仍是有待阐明的科学问题。

为此，Yujie Wang、Chengji Jin等研究人员在《European Journal of Medical Research》发表了题为“NGAL knockdown alleviated CSE-induced cellular senescence and reduced MMP2 and MMP9 expression in alveolar macrophages through the PI3K/Akt pathway”的研究论文，系统探讨了NGAL在CSE诱导的肺泡巨噬细胞衰老及MMP表达中的作用及其机制。

该研究主要采用了以下关键技术方法：使用人肺组织样本（包括COPD患者和对照组）进行免疫组化和免疫荧光染色分析；采用香烟烟雾提取物（CSE）刺激小鼠肺泡巨噬细胞系MH-S细胞建立体外衰老模型；通过siRNA转染技术敲低NGAL表达；应用ELISA、Western blot、SA-β-半乳糖苷酶染色、CCK-8法分别检测NGAL分泌、蛋白表达、细胞衰老和增殖变化。

The expression of NGAL and the cellular senescence markers P16 and β-galactosidase (GLB1) is increased in the lung tissues of COPD patients.

研究人员首先在COPD患者肺组织中发现，NGAL以及衰老标志物P16和β-半乳糖苷酶（GLB1）的表达均显著升高，免疫组化结果明确显示这些分子在COPD组中的表达强度高于对照组。

Increased expression of NGAL in alveolar macrophages in COPD lung tissues

通过双免疫荧光染色进一步验证，NGAL与肺泡巨噬细胞标志物CD68和CD206共定位，说明NGAL的表达上升主要来源于肺泡巨噬细胞。

Cigarette smoke extract (CSE) induces NGAL secretion and drives senescence in alveolar macrophages in vitro

在体外实验中，CSE处理MH-S细胞后，细胞增殖能力下降，NGAL分泌随时间增加而上升，SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞比例也显著提高，表明CSE成功诱导了细胞衰老并促进NGAL分泌。

NGAL regulates CSE-induced MH-S cell senescence

利用siRNA敲低NGAL表达后，衰老相关蛋白p16、p21和p53的表达下降，SA-β-半乳糖苷酶阳性细胞减少；相反，外源性添加重组NGAL蛋白则促进细胞衰老。证明NGAL是CSE诱导细胞衰老的关键因子。

NGAL regulates CSE-induced MH-S cell senescence through the PI3K/Akt pathway

Western blot分析显示，CSE处理提高了p-PI3K和p-Akt的表达，但降低了p-mTOR水平；NGAL敲低则逆转了这一现象。使用PI3K抑制剂LY294002可减轻衰老，而激活剂740 Y-P则抵消了NGAL敲低带来的抗衰老效果，说明NGAL通过PI3K/Akt通路调控细胞衰老。

NGAL knockdown promotes the proliferation of MH-S cells and alleviates CSE-induced MMP expression in MH-S cells through the PI3K/Akt pathway

CCK-8实验表明，NGAL敲低促进了MH-S细胞的增殖，并显著降低了CSE诱导的MMP2和MMP9表达。这一效应同样可被PI3K通路激活剂逆转，进一步证实NGAL通过PI3K/Akt影响细胞增殖与MMP生成。

综合以上结果，本研究得出结论：CSE通过上调肺泡巨噬细胞中NGAL的表达，经由PI3K/Akt信号通路驱动细胞衰老及MMP2/MMP9的产生，从而参与COPD肺气肿的病理进程。NGAL的下调显著减轻了CSE诱导的细胞衰老、增殖抑制和MMP表达，表明靶向NGAL可能成为延缓COPD进展的新策略。

该研究不仅揭示了NGAL在肺泡巨噬细胞衰老中的 novel 作用机制，也为未来开发以NGAL为靶点的抗衰老治疗提供了理论依据和实验基础。鉴于细胞衰老在多种年龄相关疾病中的普遍性，这一机制也可能适用于其他慢性炎症性肺病的研究与治疗。