一、前  沿

　　鸢尾素（irisin）是2012年被发现的一种新型肌动蛋白，主要来源于骨骼肌和脂肪组织，其主要作用是诱导皮下白色脂肪棕色化，参与机体的能量代谢，但在生理（神经保护、衰老）和病理（炎症、癌症、代谢紊乱）等多方面也表现出广泛的活性。此外，多项研究结果显示irisin与炎性介质之间存在相关性，表明irisin具有潜在的抗炎特性。

　　本系列实验研究旨在探讨irisin在急性肺损伤（ALI）炎症性病理过程中的保护作用，并阐明其潜在的可能作用机制。

　　二、研究结果

　　1. irisin 能改善PM2.5

　　诱导的小鼠ALI

　　对小鼠肺组织切片进行H&E染色发现：与PM2.5组相比，PM2.5+irisin组可以看到肺间质出血、水肿和炎性细胞浸润面积明显减小，PM2.5+地塞米松组作为阳性对照组，可以论证irisin的治疗作用[1]。

　　Irisin 逆转 PM2.5 暴露诱导的肺组织病理改变

　　注：PM2.5+Dex：PM2.5+地塞米松组

　　2. irisin通过修复阻塞的自噬流

　　改善PM2.5诱导的ALI

　　前期，我们团队用透射电镜证实了PM2.5诱导的ALI模型中，能够形成自噬体，但自噬溶酶体的生成受阻且存在功能障碍，自噬流是不通畅的，导致无法形成有效的自噬作用，即PM2.5引起的肺损伤与自噬失衡相关[2]。继而，我们开展了这部分的研究。

　　首先，我们构建了自噬相关基因（Atg5）缺陷小鼠及细胞，发现，体内外Atg5的敲除/敲低逆转了irisin对PM2.5诱导ALI的保护作用，同时irisin 可以调节自噬相关基因及蛋白的表达，并降低炎症细胞因子。同时，我们采用Ad-mCherry-GFP-LC3B双标融合腺病毒蛋白，感染MH-S细胞监测自噬过程，结果显示相较对照组，PM2.5组代表自噬体的黄色荧光的强度以及个数明显升高说明PM2.5刺激后MH-S细胞中自噬启动；而PM2.5 +irisin组中代表自噬溶酶体以及自噬流强度的红色荧光强度以及荧光个数均较PM2.5 组升高，说明irisin具有促进PM2.5组中自噬体与自噬溶酶体顺利融合，修复由PM2.5诱导ALI中的自噬阻塞作用[3]。

　　MH-S细胞不同组mCherry-GFP-LC3B荧光蛋白的表达

　　除了自噬，我们还想进一步探究irisin在ALI中发挥保护作用的其他机制，于是，我们还关注到了NLRP3炎症小体。

　　3. 鸢尾素通过调节Nod2/

　　NF-κB信号通路减轻ALI

　　NLRP3 炎症小体激活是一种常见的细胞事件，通常发生在身体或细胞对刺激做出反应时。多项研究证实 NLRP3 在炎症发病的分子网络机制中具有重要作用。在巨噬细胞中，NLRP3 炎性小体组装的启动需要双重刺激，即Nod2和NF-κB。当 Nod2 沉默时，NF-κB 信号通路相关成员的表达降低。因此，我们推测 irisin 可能通过调控 Nod2/NF-κB 信号通路来保护PM2.5诱导的ALI。在我们的小鼠肺和体外实验结果中，PM2.5暴露引起了Nod2和NF-κB 的mRNA和蛋白质增加，而鸢尾素缓解了这一现象,同时我们发现irisin可以抑制NLRP3的激活，并且在研究的时间段内具有持续的抗炎作用[1]。

　　irisin减轻炎症作用的机制图

　　此外，NLRP3还在细胞焦亡中起关键作用，针对irisin对细胞焦亡的影响我们开展了下面这部分研究。

　　4. irisin通过抑制肺泡

　　巨噬细胞焦亡减轻ALI

　　在这部分研究中我们使用的是脂多糖(LPS)诱导的ALI小鼠模型，分别在体外和体内检测irisin对ALI的作用。结果提示，外源性irisin减少LPS刺激后小鼠肺泡炎症细胞浸润和促炎因子分泌,还抑制M1型巨噬细胞的极化，促进M2型巨噬细胞的复极化，从而减少LPS诱导的白介素(IL)- 1β、IL - 18和TNF-α的产生和分泌。此外，irisin减少了分子伴侣热休克蛋白90 (HSP90)的释放，抑制了NLRP3炎性小体的形成，并降低了caspase - 1(细胞焦亡起始的核心因子)和GSDMD(细胞焦亡的执行蛋白)的表达,从而减少焦亡和减轻炎症。这些结果表明irisin通过抑制HSP90/NLRP3/caspase - 1/GSDMD信号通路，逆转巨噬细胞极化，降低巨噬细胞焦死，从而减弱ALI[4]。

　　Irisin 抑制 HSP90/NLRP3/Caspase-1/GSDMD 焦亡通路

　　注：MCC950:NLRP3 炎症小体抑制剂；17-AAG：HSP90抑制剂

　　三、结  语

　　综上所述，我们的系列研究表明irisin可以通过修复自噬失衡和抑制细胞焦亡减轻ALI，提示irisin 可能成为炎性肺损伤潜在的治疗手段，但还需要进一步结合临床，去发掘其临床应用价值。同时，考虑到数目庞大的慢性呼吸道疾病患者和持续存在的大气污染，irisin对于PM2.5造成慢性气道炎症反应的作用研究将是我们下一阶段的研究主题。

　　参考文献

　　1. Jiao R, Han Z, Ma J, Wu S, Wang Z, Zhou G, Liu X, Li J, Yan X, Meng A. Irisin attenuates fine particulate matter induced acute lung injury by regulating Nod2/NF-κB signaling pathway. Immunobiology. 2023May;228(3):152358.doi:10.1016/j.imbio.2023.152358. Epub 2023 Feb 24. PMID: 37003140.

　　2. Yuan G, Liu Y, Wang Z, Wang X, Han Z, Yan X, Meng A. PM2.5 activated NLRP3 inflammasome and IL-1β release in MH-S cells by facilitating autophagy via activating Wnt5a. IntJImmunopatholPharmacol.2022Jan-Dec;36:3946320221137464. doi:10.1177/03946320221137464. PMID: 36347039; PMCID: PMC9647284.

　　3. Ma J, Han Z, Jiao R, Yuan G, Ma C, Yan X, Meng A. Irisin Ameliorates PM2.5-Induced Acute Lung Injury by Regulation of Autophagy Through AMPK/mTOR Pathway. J Inflamm Res. 2023 Mar 11;16:1045-1057. doi: 10.2147/JIR.S390497. PMID: 36936349; PMCID: PMC10018221.

　　4. Han Z, Ma J, Han Y, Yuan G, Jiao R, Meng A. Irisin attenuates acute lung injury by suppressing the pyroptosis of alveolar macrophages. Int J Mol Med. 2023 Apr;51(4):32. doi: 10.3892/ijmm.2023.5235. Epub 2023 Mar 10. PMID: 36896789; PMCID: PMC10035983.

　　本 期 作 者

　　孟爱宏 主任医师

　　医学博士/主任医师/教授/博士生导师

　　河北医科大学第二医院北院区呼吸与危重症医学科主任

　　孙同欣玮 硕士研究生

　　河北医科大学第二医院

　　本文仅代表作者个人观点

　　仅供医务人员参考

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