別再吸煙了！南京醫(yī)科大學(xué)劉起展/吳艷/卞濤團(tuán)隊(duì)揭示circADAMTS6通過驅(qū)動(dòng)M2巨噬細(xì)胞極化參與吸煙誘導(dǎo)肺氣腫的作用機(jī)制
香煙煙霧( CS )是一種室內(nèi)環(huán)境污染物，是引起慢性阻塞性肺疾病( COPD )病理特征肺氣腫的危險(xiǎn)因素。表觀遺傳機(jī)制，包括非編碼RNA、DNA修飾和組蛋白修飾，在與吸煙相關(guān)的各種疾病中發(fā)揮作用。然而，吸煙引起的不良反應(yīng)的具體分子機(jī)制仍有待闡明。
2024年6月21日，南京醫(yī)科大學(xué)劉起展/吳艷/卞濤教授團(tuán)隊(duì)在Environment International（IF 11.8）上在線發(fā)表了題為“circADAMTS6 via stabilizing CAMK2A is involved in smoking-induced emphysema through driving M2 macrophage polarization ”的文章。研究證明了circADAMTS6通過驅(qū)動(dòng)M2巨噬細(xì)胞極化參與CS誘導(dǎo)的肺氣腫，circADAMTS6驅(qū)動(dòng)的M2極化是吸煙相關(guān)肺氣腫的潛在靶點(diǎn)。
研究結(jié)果
1、在CSE處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6的水平升高
作者研究發(fā)現(xiàn)M2巨噬細(xì)胞在吸煙相關(guān)肺氣腫中比例增加，且吸煙相關(guān)肺氣腫中存在蛋白酶/抗蛋白酶失衡和M2型巨噬細(xì)胞極化誘導(dǎo)的彈性蛋白降解。為探索環(huán)狀RNA在巨噬細(xì)胞中的作用，作者對(duì)暴露于0%或4% CSE的巨噬細(xì)胞THP-Ms進(jìn)行了circRNA測(cè)序，發(fā)現(xiàn)與對(duì)照組相比，45個(gè)circRNA表達(dá)發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)在CSE（香煙提取物）處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6和circAPBB1IP以濃度依賴性的方式升高，但circADAMTS6變化最為顯著，因此作者選擇circADAMTS6進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和功能實(shí)驗(yàn)。circADAMTS6是通過THP-Ms和BMDMs中ADAMTS6基因外顯子2-7的反向剪接形成的。擴(kuò)增circADAMTS6的不同引物僅在cDNA中檢測(cè)到而在gDNA中檢測(cè)不到，并且從cDNA中擴(kuò)增的circADAMTS6對(duì)RNase R具有抗性，circADAMTS6的表達(dá)比線性ADAMTS6 mRNA更穩(wěn)定。此外，circADAMTS6主要定位于THP-Ms的細(xì)胞質(zhì)中。在吸煙者和COPD吸煙者的肺組織中，circADAMTS6的表達(dá)升高，且主要定位于CD68+巨噬細(xì)胞。以上結(jié)果表明，在CSE處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6的表達(dá)豐富且穩(wěn)定。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在CSE處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6參與M2極化和蛋白酶/抗蛋白酶失衡。
圖1. 在CSE處理的THP-Ms中circADAMTS6的鑒定和表征
2、circADAMTS6通過CAMK2A激活CREB，在CSE處理的巨噬細(xì)胞中驅(qū)動(dòng)M2極化
為了闡明circADAMTS6在CS誘導(dǎo)的M2巨噬細(xì)胞極化中的作用機(jī)制，作者對(duì)轉(zhuǎn)染或不轉(zhuǎn)染circADAMTS6 siRNA的CSE處理的THP- Ms進(jìn)行了RNA測(cè)序。結(jié)合生物信息學(xué)分析以及實(shí)驗(yàn)證明了在CSE處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6通過CAMK2A激活CREB。進(jìn)一步研究證實(shí)了circADAMTS6和CAMK2A mRNA 3'UTR之間的相互作用，circADAMTS6通過影響CAMK2A mRNA的穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)CAMK2A的表達(dá)。機(jī)制研究表明circADAMTS6與IGF2BP2相互作用增強(qiáng)CAMK2A mRNA的穩(wěn)定性，并通過形成circADAMTS6/IGF2BP2/CAMK2A RNA-蛋白三元復(fù)合物提高CAMK2A水平。作者進(jìn)一步評(píng)估了circADAMTS6介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞cAMP信號(hào)通路激活和M2極化的影響，發(fā)現(xiàn)在CSE處理的巨噬細(xì)胞中，circADAMTS6通過CAMK2A激活CREB，驅(qū)動(dòng)M2極化，促進(jìn)蛋白酶/抗蛋白酶失衡和彈性蛋白降解增加。
圖2.circADAMTS6通過CAMK2A激活CREB，在CSE處理的THP-Ms中驅(qū)動(dòng)M2極化
3、巨噬細(xì)胞中的circADAMTS6靶點(diǎn)通過M2極化抑制CS誘導(dǎo)的小鼠肺氣腫
為研究circADAMTS6對(duì)CS誘導(dǎo)肺氣腫小鼠的影響，作者使用AAV9-circADAMTS6 shRNA靶向小鼠肺組織中的巨噬細(xì)胞，免疫熒光染色和qRT-PCR證實(shí)了AAV9- circADAMTS6 shRNA的敲減效果。與體外實(shí)驗(yàn)一致，沉默circADAMTS6可降低小鼠肺組織中CAMK2A和p-CREB的蛋白水平。免疫熒光染色顯示，在小鼠肺巨噬細(xì)胞中，沉默circADAMTS6阻斷了CS誘導(dǎo)的F4/80+CD206+ M2巨噬細(xì)胞數(shù)量的增加，CD206+ M2巨噬細(xì)胞中MMP12+細(xì)胞數(shù)量減少。circADAMTS6的沉默阻斷了CS誘導(dǎo)的蛋白酶/抗蛋白酶失衡，并且阻斷了CS引起的彈性蛋白降解以及肺泡壁的破壞和平均弦長(zhǎng)的增強(qiáng)。以上結(jié)果表明，在小鼠中靶向circADAMTS6可以抑制M2巨噬細(xì)胞極化并保護(hù)CS誘導(dǎo)的肺氣腫。
圖3.沉默circADAMTS6可通過阻斷M2巨噬細(xì)胞極化減輕CS誘導(dǎo)肺氣腫小鼠肺泡破壞
小結(jié)
本研究表明，circADAMTS6驅(qū)動(dòng)的M2型巨噬細(xì)胞極化在CS誘導(dǎo)的肺氣腫中具有重要功能。在CS暴露下，升高的circADAMTS6與IGF2BP2相互作用，形成circADAMTS6/IGF2BP2/CAMK2A RNA-蛋白質(zhì)三元復(fù)合物，增強(qiáng)CAMK2A mRNA的穩(wěn)定性。隨后，升高的CAMK2A激活CREB促進(jìn)巨噬細(xì)胞的M2極化，導(dǎo)致蛋白酶/抗蛋白酶失衡和彈性蛋白降解，從而觸發(fā)肺氣腫。此外，在吸煙者和COPD吸煙者的血清中，circADAMTS6水平升高，且與肺功能呈負(fù)相關(guān)。因此，circADAMTS6可能是CS誘導(dǎo)的肺氣腫的診斷和/或治療標(biāo)志物。
