伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois, College of Medicine）药理学与再生医学系及肺与血管生物学中心的Ian Rochford、Jagdish Chandra Joshi、Sheikh Rayees、Mumtaz Anwar、Md Zahid Akhter、Lakshmi Yalagala、Somenath Banerjee和Dolly Mehta在《American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology》上发表了题为“Evidence for reprogramming of monocytes into reparative alveolar macrophages in vivo by targeting PDE4B”的研究论文。该研究聚焦于急性肺损伤（acute lung injury, ALI）中肺泡巨噬细胞（alveolar macrophages, AMϕ）的修复性更新机制，首次在体内证明抑制磷酸二酯酶4B（phosphodiesterase 4B, PDE4B）能够将招募至肺泡腔的单核细胞（monocytes）重编程为具有修复功能的肺泡巨噬细胞，从而加速肺损伤的消退。

急性肺损伤的核心病理特征包括肺血管通透性升高和中性粒细胞性炎症。作为肺泡腔内最主要的哨兵免疫细胞，肺泡巨噬细胞在抵御病原体的过程中大量死亡。既往研究表明，肺泡巨噬细胞池可由从血液中招募至肺泡腔的单核细胞补充，但是决定这些招募的单核细胞向修复性肺泡巨噬细胞分化的分子机制尚不清楚。环磷酸腺苷（cyclic AMP, cAMP）是肺内重要的第二信使，具有保护血管屏障和免疫抑制的双重功能。cAMP的细胞内水平主要由磷酸二酯酶（phosphodiesterases, PDEs）家族调控，该家族将cAMP降解为AMP。然而，在肺损伤过程中cAMP的代谢如何被调节，以及人为升高肺泡巨噬细胞内cAMP水平是否能够在体内将单核细胞来源的巨噬细胞（monocyte-derived macrophages, Mo-Mϕ）重编程为促消退的肺泡巨噬细胞，仍有待解答。本研究即围绕这一核心问题展开。

研究团队采用LysM-GFP小鼠（其所有髓系细胞均表达绿色荧光蛋白）建立脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的快速消退型肺损伤模型。首先，他们对流式分选的肺巨噬细胞进行RNA测序（RNA-seq），在cAMP调控相关基因中发现PDE4B是LPS响应最显著的基因。在损伤高峰期（LPS暴露后4小时），肺泡巨噬细胞中PDE4B mRNA表达升高约3倍，而在消退期（24小时）降至基础水平以下。在肺泡巨噬细胞中，PDE4B是PDE4家族中表达最高的成员，而PDE4D仅低表达，PDE4A和PDE4C几乎检测不到。

机制研究方面，研究者发现PDE4B启动子区域含有多个活化T细胞核因子（nuclear factor of activated T cells, NFAT）结合位点。LPS刺激可诱导骨髓来源巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages, BMDM）中NFATc2磷酸化并增加PDE4B蛋白表达，而NFAT抑制剂INCA-6可阻断这一过程。通过寡核苷酸免疫共沉淀实验，研究者进一步证实NFATc2可直接与PDE4B启动子结合；荧光素酶报告基因实验也验证了LPS通过NFATc2激活PDE4B转录。这表明LPS通过激活钙依赖性转录因子NFATc2驱动PDE4B表达，进而降低细胞内cAMP水平，促进肺泡巨噬细胞向促炎表型倾斜。

功能研究方面，研究者在LPS暴露后2小时经气道给予PDE4抑制剂咯利普兰（rolipram, 2.5 mg/kg）。结果显示，咯利普兰在损伤高峰后显著增加了肺泡巨噬细胞池：在16小时和24小时，肺泡巨噬细胞占总巨噬细胞池的比例增加约50%。更重要的是，咯利普兰使肺泡巨噬细胞的表面标志从CD11b阳性（CD11b⁺）向CD11b阴性（CD11b⁻）的稳态表型恢复。在4小时时，咯利普兰处理的动物仍发生与对照组相似的肺水肿，但在16小时时，咯利普兰组的肺湿干比和伊文思蓝标记白蛋白外渗均降低约80%，同时肺泡腔内中性粒细胞浸润被显著抑制。咯利普兰处理还抑制了肺泡巨噬细胞中iNOS、IL-6和IFN-γ等促炎基因的表达，并使其吞噬功能提高约1.5倍。

为回答修复性肺泡巨噬细胞的来源问题，研究者首先通过BrdU掺入实验排除了肺泡巨噬细胞自我增殖的贡献。随后，他们利用CD11b-DTR小鼠模型条件性清除单核细胞。结果显示，在单核细胞被清除的情况下，咯利普兰无法减轻肺损伤，这证明咯利普兰的治疗效果依赖单核细胞的招募。进一步，将来自LysM-GFP骨髓的CD11b⁺单核细胞经静脉回输至单核细胞清除小鼠，可恢复咯利普兰的肺损伤修复效果。流式分析支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage, BAL）发现，回输的GFP⁺巨噬细胞中约14%同时获得SiglecF⁺标志，说明这些单核细胞在肺泡腔微环境中开始向肺泡巨噬细胞表型分化。此外，将咯利普兰“教育”过的肺泡巨噬细胞过继转移至LPS损伤小鼠体内，也能显著减轻肺水肿，进一步证明了cAMP编程的肺泡巨噬细胞具有可移植的修复能力。

该研究的核心结论是：LPS通过NFATc2依赖的转录机制诱导肺泡巨噬细胞中PDE4B的表达，降低了细胞内cAMP水平，促使肺泡巨噬细胞向CD11b⁺促炎表型转化；而抑制PDE4B可升高cAMP水平，将肺泡腔招募的单核细胞重编程为CD11b⁻的修复性肺泡巨噬细胞，从而加速肺损伤消退。本研究的主要亮点在于：第一，首次在体内证明PDE4B是调控肺泡巨噬细胞表型的关键酶；第二，首次阐明NFATc2-PDE4B信号轴在急性肺损伤中调节cAMP代谢的分子机制；第三，通过单核细胞条件性清除和过继转移实验，明确证明肺组织内修复性肺泡巨噬细胞来源于循环单核细胞；第四，提出了以PDE4B为靶点快速生成抗炎肺泡巨噬细胞用于肺损伤修复的治疗策略。该研究为急性肺损伤乃至其他炎症性肺疾病的细胞治疗和药物干预提供了新的理论依据和潜在靶点。