类型a：原创研究学术报告

一、研究基本信息

本研究由凌新宇（Xinyu Ling）、魏世友（Shiyou Wei）作为共同第一作者，王秋云（Qiuyun Wang）和袁志泽（Zhize Yuan）作为共同通讯作者，联合上海市肺科医院胸外科、麻醉科、复旦大学上海肿瘤中心、潍坊医学院等多家单位共同完成。该研究成果于2023年发表于《Cellular & Molecular Biology Letters》期刊，论文标题为《IRF7通过调控SRG3表达及铁死亡轴加重脓毒症诱导的急性肺损伤》（IRF7 regulates the expression of SRG3 and ferroptosis axis aggravated sepsis-induced acute lung injury）。研究获得了中国国家自然科学基金和上海市扬帆计划等项目的资助。

二、研究背景

脓毒症是一种高死亡率的常见综合征，可累及全身多器官，其中肺脏是最常受累的靶器官。脓毒症引发的急性肺损伤若未得到及时有效干预，极易进展为急性呼吸窘迫综合征，死亡率高达70%。然而，当前针对脓毒症急性肺损伤的详细发病机制仍不完全清楚，其背后涉及大量分子及信号通路构成的复杂网络，因此探索新的分子机制和潜在治疗靶点对于改善患者预后至关重要。

已有研究表明，巨噬细胞的极化状态在急性肺损伤的炎症调节中扮演核心角色。当受到不同微环境刺激时，巨噬细胞可极化为经典活化表型（M1）或替代活化表型（M2）。M1型与促炎反应紧密相关，而M2型则在抗炎和损伤修复中起关键作用。有效促进M2极化并抑制M1极化，被认为是治疗急性肺损伤的新策略。然而，调节肺损伤中巨噬细胞极化的具体分子机制尚未被完全阐明。此外，SRG3作为染色质重塑复合物SWI/SNF的核心亚基，在基因表达调控中具有重要作用，但其在脓毒症肺损伤中的具体角色尚不明确。基于此，本研究旨在探索SRG3在脓毒症诱导的急性肺损伤中的作用机制，并寻找其上游调控因子和下游效应通路。

三、研究流程与实验方法

研究分阶段、多层次地展开，主要包括以下几个紧密关联的步骤：

1. 脓毒症急性肺损伤大鼠模型的建立与SRG3的初步筛选： 研究者首先对6至8周龄的雄性Sprague-Dawley大鼠采用盲肠结扎穿刺术（cecal ligation and puncture, CLP）建立脓毒症模型。随后，通过苏木精-伊红染色和过碘酸雪夫染色等方法，成功观察到模型大鼠出现肺泡结构破坏、间质渗出增多、气道细胞损伤等典型的急性肺损伤病理改变。为了在分子层面寻找关键致病基因，研究者对假手术组和脓毒症模型组大鼠的肺组织进行了RNA测序（RNA sequencing, RNA-seq），共筛选出671个差异表达基因，其中SRG3（SWI3-related gene 3）的表达上调最为显著。这一发现在mRNA和蛋白水平上均通过定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）、蛋白质印迹法（western blot, WB）和免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）技术得到了验证。

2. 功能缺失实验验证SRG3在体内的作用： 为阐明SRG3在脓毒症肺损伤中的确切功能，研究者构建了靶向SRG3的短发夹RNA（shRNA），并将其包装于血清型为AAV9的腺相关病毒（adeno-associated virus 9, AAV9）载体中，通过尾静脉注射至大鼠体内以实现SRG3的体内敲低。敲低成功后，研究团队对肺组织进行了多维度评估。结果显示，抑制SRG3表达可显著改善肺组织病理变化，表现为支气管肺泡结构恢复、肺泡间隔增厚减轻和间质渗出减少。同时，支气管肺泡灌洗液中的促炎细胞数量及白介素-4（IL-4）、IL-5、IL-13等炎症因子水平均显著下降，而具有抗炎作用的M2型巨噬细胞比例则显著增加。

3. 体外细胞实验探究SRG3对细胞活性和巨噬细胞极化的影响： 体外研究采用脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）处理人肺上皮细胞系BEAS-2B以模拟脓毒症细胞模型。研究人员在BEAS-2B细胞中敲低SRG3，并通过CCK-8、EdU掺入检测和DAPI染色观察到，敲低SRG3能显著恢复被LPS抑制的细胞活力、减少细胞核形态异常。为进一步研究SRG3对巨噬细胞极化的调控，研究者建立了一个共培养体系：将经过不同处理的BEAS-2B细胞与佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯（phorbol 12-myristate 13-acetate, PMA）诱导分化的人单核细胞系THP-1细胞共同培养。流式细胞术和免疫荧光检测结果揭示，与LPS处理的BEAS-2B细胞共培养会促使THP-1细胞向M1型极化，而当BEAS-2B细胞中的SRG3被敲低后，与之共培养的THP-1细胞则更多地向M2型极化。这证明了SRG3可通过调控肺上皮细胞功能，间接促进M1型巨噬细胞极化。

4. 下游分子机制的解析：NF-κB通路与铁死亡（ferroptosis）： 研究者利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）数据库对SRG3相关基因进行通路富集分析，发现核因子κB（NF-κB）信号通路显著富集。后续的WB和免疫荧光实验证实，在脓毒症模型和LPS处理的细胞中，NF-κB通路被显著激活，表现为磷酸化p65和磷酸化IKBKB水平升高及p65核转位增加。而敲低SRG3则可有效抑制该通路的过度活化。通过使用NF-κB通路特异性抑制剂JSH-23，研究者发现抑制该通路可减轻大鼠的脓毒症急性肺损伤，从而反向验证了该通路的关键作用。

此外，先前研究提示铁死亡与DNA损伤及NF-κB介导的M1巨噬细胞极化相关。研究团队通过IHC、qRT-PCR和WB检测了铁死亡标志物谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）和环氧合酶-2（COX-2）的表达。结果显示，脓毒症状态下GPX4表达显著下调，而COX-2显著上调。敲低SRG3后，这一趋势被逆转。进一步的染色质免疫共沉淀定量聚合酶链反应（ChIP-qPCR）和荧光素酶报告基因检测揭示了一个具体的分子机制：活化的p65蛋白能直接结合至COX-2基因的启动子区，从而转录激活其表达，促进细胞铁死亡。研究还证明了使用铁死亡激活剂Erastin处理大鼠，会削弱SRG3敲低带来的肺保护效应。这些实验共同构建了一个逻辑链：SRG3通过调控NF-κB信号通路，促进p65入核并转录激活COX-2等下游分子，从而激活铁死亡，并促使巨噬细胞向M1型极化。

5. 上游调控机制的探索：IRF7对SRG3的转录激活： 为探究SRG3在脓毒症中高表达的原因，研究者利用HTFtarget和JASPAR数据库进行生物信息学预测，并筛选出转录因子干扰素调节因子7（interferon regulatory factor 7, IRF7）。ChIP-qPCR实验证实IRF7可直接结合SRG3的启动子区。双荧光素酶报告基因实验进一步表明，过表达IRF7能显著增强SRG3启动子的转录活性。相应地，在BEAS-2B细胞中过表达IRF7后，SRG3的mRNA和蛋白水平均显著上升。这表明IRF7是SRG3的关键上游转录激活因子。体内实验也证实，使用IRF7特异性抑制剂AMG-232可显著减轻大鼠的急性肺损伤症状。最后，研究者通过在上调IRF7的同时敲低SRG3，发现IRF7的促炎和促损伤作用在很大程度上依赖于其对SRG3的表达调控，从而完善了“IRF7-SRG3-NF-κB/铁死亡”这一分子通路。

四、研究结论与意义

本研究揭示了一条在脓毒症急性肺损伤中发挥关键作用的新信号通路：转录因子IRF7通过转录激活SRG3的表达，进而通过调控NF-κB信号通路促进铁死亡并诱导M1型巨噬细胞极化，最终加剧脓毒症性肺损伤的病理进程。该研究的科学价值在于，它首次将SRG3、IRF7、NF-κB通路及铁死亡过程进行了系统性关联，深入阐释了在脓毒症这一特定病理环境下，肺泡上皮细胞与肺内免疫细胞（巨噬细胞）之间的交互作用机制，为复杂的炎症调控网络增添了重要的新线索。在应用价值方面，研究指出了该通路中的多个节点，如IRF7和SRG3，均可能成为治疗脓毒症急性肺损伤的潜在新靶点，为开发旨在阻断这一有害信号轴的个性化干预策略提供了坚实的理论基础和实验依据。

五、研究亮点

本研究具有多个显著亮点：其一，通过体内和体外、功能获得和功能缺失的综合性实验设计，构建了完整的证据链，逻辑严谨。其二，首次鉴定了SRG3是脓毒症肺损伤中的一个关键致病分子，并明确其具有促进M1极化和抑制M2极化的免疫调节功能，突破了以往仅关注免疫细胞本身的研究视角，强调上皮细胞的调控作用。其三，将铁死亡这一新型细胞死亡方式与经典的NF-κB炎症通路联系起来，并阐明了其在巨噬细胞表型转换中的桥梁作用，增加了机制的创新性和深度。其四，成功鉴定了上游调控因子IRF7，完整描绘了从启动子激活到细胞死亡、再到免疫炎症反应的病理轴，这为未来的治疗干预提供了更为精确的上游切入点。