吸烟伤肺,人人都知道。但烟雾到底在肺里做了什么,让肺一点点失去活力?

苏州大学苏州医学院团队最近在《Advanced Science》上发表的研究,把镜头对准了肺泡巨噬细胞,这些肺里的"清道夫",发现它们竟会在烟雾中"提前衰老",而背后的原因是一个名叫GEM的蛋白。

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研究团队招募了20名接受支气管镜检查的患者,其中10名是长期吸烟者。通过支气管肺泡灌洗液(BALF)采集细胞,发现吸烟者肺泡巨噬细胞的比例明显升高,这些细胞中衰老标志物SA-β-gal的阳性率从23.4%飙升到53.5%。单细胞测序进一步揭示,当前吸烟者的巨噬细胞中,细胞周期抑制因子p21(CDKN1A)、p16(CDKN2A)和p53表达显著上调,促炎因子大量分泌,这正是细胞衰老的典型特征戒烟者的巨噬细胞状态接近从不吸烟者,暗示这种损伤或许可逆。

为了摸清机制,团队用香烟烟雾提取液(CSE)处理人源THP-1巨噬细胞和小鼠MH-S肺泡巨噬细胞。结果:随着CSE浓度升高,细胞DNA损伤标志物γ-H2AX焦点增多,活性氧(ROS)爆发,SA-β-gal阳性细胞比例攀升,吞噬功能下降,凋亡增加。5% CSE处理72小时后,p21和p16蛋白水平显著上升——衰老程序被彻底激活

研究团队巧妙整合了三个数据集:临床BALF单细胞测序、CSE处理的THP-1细胞转录组,以及公共数据库GSE130928中88名吸烟者的巨噬细胞数据。GEM(GTP结合蛋白,骨骼肌过表达)脱颖而出。它在吸烟者巨噬细胞中高表达,与p21相关性最强。GEM就是驱动巨噬细胞衰老的关键开关。

GEM如何作恶?

团队追踪到线粒体去乙酰化酶SIRT3。在吸烟者巨噬细胞中,GEM与SIRT3呈显著负相关。CSE剂量依赖性地降低SIRT3及其下游抗氧化蛋白SOD2的表达,同时线粒体ROS(mitoROS)暴增、ATP生成锐减、线粒体膜电位崩塌、线粒体质量下降。

CSE为何让GEM高表达?

团队发现了双重调控。转录层面,CSE诱导转录因子ATF3,后者直接结合GEM启动子激活转录,双荧光素酶报告实验证实了这一直接调控。转录后层面,m6A甲基化阅读蛋白IGF2BP2识别GEM mRNA上的m6A位点,稳定其RNA。

这项研究构建了一条完整的因果链:香烟烟雾→ATF3/IGF2BP2→GEM↑→SIRT3↓→线粒体功能障碍(mitoROS↑、ATP↓)→p16/p21激活+SASP→巨噬细胞衰老→吞噬功能受损、慢性炎症、肺组织损伤。解释了吸烟者为何更易感染、为何肺功能加速衰退,更提供了可操作的干预靶点,GEM可作为生物标志物,SIRT3激活剂则展现了精准治疗的潜力。

为了健康,还是戒烟吧。