急性肺损伤治疗新策略：人支气管上皮细胞来源的细胞外囊泡通过ANXA1-FPR2信号通路发挥保护作用

作者及发表信息
本研究由日本东京慈惠会医科大学（The Jikei University School of Medicine）的Yu Fujita、Tsukasa Kadota等学者共同完成，发表于*Communications Biology*期刊2024年第7卷，文章标题为《Mitigation of acute lung injury by human bronchial epithelial cell-derived extracellular vesicles via ANXA1-mediated FPR signaling》。

学术背景
急性肺损伤（Acute Lung Injury, ALI）是一种由肺上皮和内皮屏障破坏导致的呼吸衰竭综合征，临床治疗手段有限。近年来，间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）及其分泌的细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）因具有免疫调节和修复潜能成为研究热点。然而，MSCs存在潜在致瘤风险，且肺泡Ⅱ型上皮细胞（ATII）来源的EVs难以大量获取。本研究首次提出人支气管上皮细胞（HBECs）来源的EVs（HBEC-EVs）作为替代方案，通过分析其miRNA和蛋白质组分，揭示其通过ANXA1（膜联蛋白A1）与FPR2（甲酰肽受体2）相互作用抑制NF-κB信号通路的机制，为ALI治疗提供新思路。

研究流程与方法
1. HBEC-EVs的分离与表征
- 样本来源：从肺癌手术患者的正常支气管组织中分离原代HBECs，培养至第5代。
- EVs提取：通过超速离心法从条件培养基中分离EVs，经纳米颗粒追踪分析（NTA）确认其平均直径为100 nm，透射电镜显示典型双层膜结构。
- 表面标记分析：采用多重流式检测发现HBEC-EVs表达CD9、CD63等EV标志物，以及MHC-1、MHC-2等免疫相关蛋白，提示其潜在免疫调节功能。

1. 体外免疫调节功能验证

   • 细胞模型：
     
     • 炎症上皮模型：用poly(I:C)刺激HBECs，模拟病毒感染引发的炎症反应。
       
     • 巨噬细胞模型：用LPS刺激PMA诱导的THP-1巨噬细胞，模拟细菌感染炎症。
       
   • 干预措施：分别添加HBEC-EVs（10 μg/mL）或地塞米松（阳性对照），检测IL-6、TNF-α等炎症因子水平。
     
   • 结果：HBEC-EVs显著抑制两种模型中NF-κB磷酸化（p-NF-κB）及炎症因子分泌，效果与地塞米松相当。
     

2. 机制解析

   • miRNA组分分析：通过miRNA测序发现HBEC-EVs富含miR-7-5p、let-7家族等前10位miRNAs，基因本体（GO）分析显示这些miRNAs靶向Toll样受体（TLR）-NF-κB通路。转染实验证实其中9种miRNA可独立抑制IL-6表达。
     
   • 蛋白质组学分析：LC-MS/MS鉴定出751种蛋白质，包括Wnt和NF-κB通路相关蛋白。重点验证ANXA1的存在，其与FPR2结合可抑制NF-κB活化。
     
   • 受体阻断实验：使用FPR2拮抗剂WRW4处理HBECs和ATII细胞，逆转了HBEC-EVs的抗炎作用，证实ANXA1-FPR2轴的关键性。
     

3. 体内疗效评估

   • ALI小鼠模型：通过腹腔注射LPS联合气管内滴注poly(I:C)诱导ALI，随后气管内给予HBEC-EVs（2×10^9颗粒）。
     
   • 评估指标：
     
     • 病理学：HE染色显示HBEC-EVs组肺泡出血和炎症浸润显著减轻。
       
     • 支气管肺泡灌洗液（BALF）：总细胞数和中性粒细胞比例下降，IL-6、TNF-α水平降低。
       
     • 分子水平：肺组织中p-NF-κB表达受抑，FPR2阳性肺泡上皮细胞增多。
       

主要结果与逻辑关联
- 体外实验证实HBEC-EVs通过miRNA和ANXA1双重途径抑制NF-κB通路，为体内研究提供机制基础。
- 体内实验显示其直接减轻肺损伤和炎症，且效果与FPR2激活相关，形成“机制-表型”闭环验证。
- 创新点：首次揭示HBEC-EVs的ANXA1-FPR2轴在ALI中的治疗潜力，弥补了MSCs和ATII-EVs的应用局限。

结论与价值
1. 科学价值：
- 提出HBEC-EVs作为ALI的新型细胞治疗替代方案，避免干细胞疗法的安全风险。
- 阐明ANXA1-FPR2-NF-κB信号轴的抗炎机制，为靶向药物开发提供新靶点。
2. 应用前景：HBEC-EVs可通过无创气管给药直接作用于肺部，具有临床转化潜力。

研究亮点
1. 方法创新：结合多重流式、CRYO-TEM和LC-MS/MS多维度表征EVs，并建立LPS/poly(I:C)双重诱导的ALI模型，更贴近临床复杂性。
2. 发现新颖性：首次报道支气管上皮EVs的ANXA1依赖性免疫调节功能，拓展了对肺内细胞间通讯的认知。
3. 转化意义：HBECs易从手术废弃物中获取，成本低廉，适合规模化生产。

局限与展望
- 需进一步验证HBEC-EVs在病毒性肺炎等其他ALI模型中的普适性。
- ANXA1-FPR2轴在巨噬细胞中的调控机制尚未完全解析，值得深入研究。

本研究为ALI的精准治疗提供了理论和实践基础，相关成果已开源数据（GSE156572），助力后续研究。