近期，流感病毒、呼吸道合胞病毒、肺炎支原體等呼吸道病毒導致的呼吸道疾病在全國多省市呈蔓延趨勢。世界衛(wèi)生組織也對此事表示關注，并于11月22日正式要求中國衛(wèi)生當局提供有關呼吸道疾病和兒童肺炎聚集病例的詳細信息。11月27日，《Nature》雜志也發(fā)文報道了中國此輪兒童肺炎的流行情況，并對肺炎流行背后的原因進行了討論。冬季是呼吸道疾病的高發(fā)季節(jié)，加強個人衛(wèi)生、開窗通風等日常防護措施均可有效降低肺部感染等呼吸道疾病的發(fā)生風險。除了日常防護之外，多攝入某些蔬菜是否能預防肺部感染呢？答案是肯定的。近期一篇發(fā)表在《Nature》上的文章為我們提供了科學依據(jù)。2023年8月16日，英國弗朗西斯·克里克研究所在《Nature》上發(fā)表了題名為“Endothelial AHR activity prevents lung barrier disruption inviral infection”的文章，揭示蘿卜、西藍花等十字花科的蔬菜中含有的天然分子芳香烴受體（AHR）有助于維持肺部的健康屏障并緩解感染。

研究人員通過一系列小鼠和細胞系模型檢測了AHR分子在肺部細胞的表達情況，發(fā)現(xiàn)在CD31⁺的肺內(nèi)皮細胞、II型肺泡細胞和氣道上皮細胞中高表達。針對小鼠肺部的RNA熒光原位雜交結果顯示，在大血管和肺泡毛細血管網(wǎng)的內(nèi)皮細胞中也可發(fā)現(xiàn)AHR信號（圖1）。

圖1 肺內(nèi)皮細胞AHR信號增加

（圖片來自《Nature》雜志）

為了評估成人肺組織AHR分子的轉錄水平，研究人員分離了不同的肺細胞群，定量qPCR結果顯示，分離的CD31⁺肺內(nèi)皮細胞的AHR和細胞色素P450家族成員1A1（Cyp1a1）的轉錄水平顯著高于免疫細胞和其他細胞，這與小鼠肺部觀察到的結果一致。在氣道上皮中也檢測到AHR mRNA的表達，但并沒有檢測到Cyp1a1的轉錄。為了明確肺內(nèi)皮細胞中AHR信號的增加是否會影響肺部屏障功能，研究人員用流感A病毒（X31）感染野生小鼠和Cyp1b1基因敲除（Cyp1^-/-）小鼠，并對小鼠肺部損傷狀況進行評估。既往研究已證實，Cyp1介導的配體代謝是抑制AHR信號傳導的重要負反饋機制，Cyp1缺失使得AHR配體無法被代謝，配體會逐漸累積，促進AHR信號轉導。研究人員在感染第6天收集肺泡灌洗液進行分析，結果顯示Cyp1^-/-小鼠對病毒感染引起的肺部屏障滲透具有更好的抵抗力（圖2）。和野生型小鼠相比，Cyp1^-/-小鼠的總體細胞數(shù)量、紅細胞數(shù)量與野生型對照組相比，這些小鼠的總細胞和紅細胞數(shù)量減少，肺空腔內(nèi)免疫細胞浸潤減少，這也與其肺損傷標志物減少的結果一致。在病毒載量相同的情況下，Cyp1^-/-小鼠的肺保護作用增強，Cyp1^-/-小鼠肺損傷的減少與感染后發(fā)病率的降低和生存期的增加也相一致。研究人員還觀察到，流感病毒感染的Cyp1^-/-小鼠肺部的促炎反應顯著降低，具體表現(xiàn)為肺部免疫細胞募集水平降低，感染早期的IFNa、IFNb、IFNg產(chǎn)生減少，肺泡灌洗液中促炎細胞因子和趨化因子（IL6、IP10、CCL2、CCL7、CCL5、IL22）濃度相對較低，肺實質(zhì)中免疫細胞分布減少。以上結果表明，肺部保護作用增強是由AHR信號傳導所引發(fā)的疾病耐受機制，而不是對病毒免疫水平的改變。

圖2 內(nèi)皮中的AHR信號可防止病毒感染后的肺血管滲漏

（圖片來自《Nature》雜志）

為了從機制上理解內(nèi)皮特異性AHR活性是如何介導在肺中的保護作用，研究人員對不同感染狀態(tài)的野生型小鼠和內(nèi)皮特異性敲除AHR小鼠（EC^ΔAHR）分離得到的肺內(nèi)皮細胞進行了轉錄組測序分析，結果顯示，AHR信號呈現(xiàn)預期中下調(diào)；相較于WT對照組小鼠，EC^ΔAHR小鼠的基因表達譜所受干擾更小。在穩(wěn)態(tài)條件下，內(nèi)皮特異性AHR缺失對肺上皮細胞基因表達幾乎沒有影響；流感病毒感染后，EC^ΔAHR小鼠上皮細胞的轉錄譜明顯發(fā)生變化，上皮細胞的增殖和細胞間信號傳導失調(diào)?；蚋患治鼋Y果顯示，在缺乏AHR表達的情況下，內(nèi)皮細胞出現(xiàn)屏障破壞、血管損傷、炎癥信號增加。基因表達譜的變化驗證了內(nèi)皮細胞中AHR信號傳導在保護呼吸道上皮過程中的關鍵作用，血管系統(tǒng)中的AHR活性可以防止內(nèi)皮應激和屏障破壞，同時也可以緩和流感病毒感染后氣道上皮細胞中發(fā)育異常的角化和凋亡特征。AHR表達缺失影響最為顯著的是Apelin信號通路。Apelin是一種內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的內(nèi)源性血管活性肽，通過Apelin受體（APLNR）參與調(diào)控血管功能的調(diào)節(jié)，Apelin及其受體APLNR的表達僅限于肺中的內(nèi)皮細胞。為了測試APLNR治療是否能預防流感誘導的肺血管滲漏，研究人員對感染的WT小鼠和EC^ΔAHR小鼠使用外源性Apelin。Apelin治療顯著降低了流感病毒感染的WT小鼠的肺損傷和血管滲漏，但在EC^ΔAHR小鼠中沒有觀察到這些作用。由此推測，Apelin在EC^ΔAHR小鼠中的應用效果降低可能是由于其血管APLNR表達顯著降低所致（圖3）。使用競爭性APLNR拮抗劑MM54治療后，WT小鼠和Cyp1–/-小鼠都表現(xiàn)出肺血管滲漏增加。此外，WT小鼠對Apelin信號傳導的阻斷導致內(nèi)皮細胞應激和血管滲漏相關通路的富集，并破壞了上皮細胞的有絲分裂信號傳導和重塑，與在EC^ΔAHR小鼠中觀察到的表達譜相當。通過以上研究可以初步確定Apelin–APLNR信號軸是AHR依賴性肺保護的機制，可防止流感誘發(fā)肺損傷后的內(nèi)皮應激、血管滲漏和上皮重塑。

圖3 內(nèi)皮AHR通過Apelin信號傳導介導肺保護，并防止氣道上皮細胞的發(fā)育異常和細胞凋亡

（圖片來自《Nature》雜志）

考慮到膳食的代謝產(chǎn)物是天然AHR配體的豐富來源，研究人員推測感染后肺部AHR信號的抑制可能是由飲食攝入或代謝的改變引起的。為了證實這點，研究人員選擇在飲食中補充吲哚-3-甲醇（I3C）來增加AHR配體的攝入量。I3C是從十字花科植物中提取的化合物，經(jīng)過消化后會成為AHR的高親和性激動配體。結果顯示，喂食富含I3C飲食的小鼠在所有肺細胞亞群中都顯著增加了AHR信號傳導，但主要在肺內(nèi)皮細胞中。值得注意的是，流感病毒感染抑制了富含AHR配體的I3C飲食誘導的AHR信號轉導。此外，與喂食標準動物飼料的小鼠相比，喂食缺乏AHR配體對照飲食的小鼠肺內(nèi)皮中的AHR信號傳導減少。以上結果表明，內(nèi)皮細胞中的保護性AHR活性受到飲食攝入的調(diào)節(jié)，而飲食攝入可因感染狀態(tài)而改變。同時，喂食I3C補充飲食的小鼠表現(xiàn)出相似水平的免疫細胞募集、細胞因子和趨化因子產(chǎn)生，這一結果與AHR激活后IFN產(chǎn)生的抑制一致。相比之下，由膳食配體誘導的擴增的肺AHR信號可以保護小鼠免受流感誘導的組織損傷和血管滲漏的影響。I3C膳食誘導的肺保護作用依賴于內(nèi)皮細胞中的AHR信號和APLNR信號（圖4）。綜上所述，天然膳食AHR配體可通過腸-肺軸誘導保護性AHR信號傳導，以促進宿主對呼吸道病毒病原體的防御。

圖4 流感病毒感染后AHR信號的喪失受飲食攝入的調(diào)節(jié)

（圖片來自《Nature》雜志）

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