摘要
系统性硬化症相关间质性肺病(SSc-ILD)以进行性肺纤维化为主要特征,是SSc最严重的并发症之一,缺乏有效的靶向治疗策略。本研究旨在深入探究SSc-ILD的致病机制,挖掘关键治疗靶点,为其临床转化提供理论依据。
整合本中心1例肺移植患者及GEO数据库中同类型样本的单细胞测序数据,共纳入11例SSc-ILD患者与13例健康对照,分析成纤维细胞异质性及补体通路激活情况。构建博来霉素(BLM)诱导的SSc小鼠模型(BLM-SSc),进行单细胞测序,绘制肺细胞图谱,并与人源样本比对,鉴定关键分子补体因子D(CFD)。通过蛋白印迹(WB)、免疫荧光及酶联免疫吸附试验(ELISA)进行验证。采用CFD抑制剂Danicopan(0.5、1.0、2.0 mg/kg)对BLM-SSc小鼠进行口服干预,通过微计算机断层扫描(MicroCT)、组织病理染色及WB评估抗纤维化效果。
体外实验中,使用TGF-β1刺激人胚肺成纤维细胞(HFL-1),通过实时聚合酶链反应(RT-PCR)和WB检测补体旁路蛋白表达,并利用免疫荧光、核质分离及线粒体提取等方法进行亚细胞定位。采用小干扰RNA(siRNA)干扰CFD表达,结合全转录组测序(Bulk RNA-seq)、透射电镜、JC-1及MitoSOX染色,探讨其对线粒体自噬及功能的影响。利用单细胞测序数据,通过“Cellchat”包分析成纤维细胞与巨噬细胞的互作,并结合WB、细胞划痕、RNA-seq及流式细胞术,探讨C3a对两种细胞功能的影响。
单细胞测序显示,SSc-ILD患者肺组织中成纤维细胞比例显著升高,并鉴定出一群高表达细胞外基质(ECM)基因的促纤维化成纤维细胞亚群(Fib_POSTN),其演变与补体通路激活相关。BLM-SSc小鼠模型肺细胞图谱与人源样本相似,成纤维细胞中CFD表达量显著升高,WB及免疫荧光证实其主要由致病性成纤维细胞亚群产生。ELISA显示,造模第14天起,小鼠肺泡灌洗液中CFD、C3、C3a水平显著升高。
Danicopan干预可减轻小鼠体重下降,改善MicroCT显示的肺部纤维化改变,降低病理评分及纤维化相关蛋白(FN1、COL1A1、α-SMA)表达,其中2.0 mg/kg剂量效果最显著。
体外实验中,TGF-β1刺激HFL-1后,补体旁路蛋白(C3、C3a、C3aR1、CFD、CFB)表达升高。亚细胞定位显示C3aR1定位于线粒体表面。siRNA-CFD干预可降低细胞纤维化水平,Bulk RNA-seq提示线粒体自噬途径激活。功能实验证实,TGF-β1刺激可导致线粒体损伤,而siRNA-CFD通过上调线粒体自噬,减少活性氧生成,恢复线粒体膜电位,保护细胞功能;使用3-甲基腺嘌呤(3-MA)抑制自噬后,保护作用消失。
细胞互作分析提示成纤维细胞与巨噬细胞间存在紧密关联,成纤维细胞来源的C3a可作用于巨噬细胞表面C3aR1。体外实验证实,C3a可激活PI3K/AKT通路,促进成纤维细胞活化与迁移,并可显著诱导巨噬细胞向M2表型极化,形成促纤维化正反馈环路。
SSc-ILD与BLM-SSc模型肺组织细胞图谱相似,补体激活及CFD分子高表达在纤维化中起关键作用。机制上,CFD通过抑制线粒体自噬驱动成纤维细胞活化;而胞外C3a则介导成纤维细胞-巨噬细胞间通讯,形成促纤维化正反馈。靶向CFD的小分子抑制剂在体内可有效减轻纤维化,提示CFD是SSc-ILD的潜在治疗靶点,为补体抑制剂的临床转化提供了实验依据。
