Trem1通过调控中性粒细胞代谢重编程加重肺缺血再灌注损伤的新机制

《Redox Biology》：Trem1 regulates neutrophil metabolism and recruitment in lung ischemia-reperfusion injury

本研究针对肺移植后原发性移植物功能障碍（PGD）的防治难题，揭示了髓系细胞触发受体-1（Trem1）通过激活转录因子3（Atf3）抑制氧化磷酸化（OXPHOS），驱动中性粒细胞代谢重编程并促进其向移植肺募集的分子机制。该研究首次阐明了Trem1-Atf3-OXPHOS轴在肺缺血再灌注损伤（IRI）中的关键作用，为靶向Trem1改善肺移植预后提供了理论依据。

　　

肺移植是终末期肺疾病患者的唯一有效治疗手段，然而其成功实施面临严峻挑战——约30%的受者会在术后72小时内发生原发性移植物功能障碍（PGD），这种严重的急性肺损伤综合征已成为肺移植早期死亡的主要原因。PGD的核心驱动因素是缺血再灌注损伤（IRI），其特征是中性粒细胞和巨噬细胞大量浸润、炎症因子风暴及组织损伤。尽管围术期管理不断优化，PGD的分子机制仍未完全阐明，缺乏特异性治疗靶点。

在这项发表于《Redox Biology》的研究中，华中科技大学同济医学院附属协和医院胸外科团队聚焦髓系细胞触发受体-1（Trem1）——一个在脓毒症和急性肺损伤中已知的炎症放大器，探究其在肺移植IRI中是否通过调控免疫细胞代谢的新功能。研究人员构建了临床高度相关的小鼠原位肺移植模型，结合全身性Trem1基因敲除（Trem1^-/-）和髓系细胞特异性Trem1条件性敲除（Lysm^CreTrem1^fl/fl）小鼠，并纳入25例临床肺移植标本按PGD严重程度分层分析。

关键技术方法包括：小鼠原位肺移植模型模拟临床IRI过程；单细胞RNA测序（scRNA-seq）解析免疫细胞异质性；染色质可及性测序（ATAC-seq）联合转录组测序揭示表观遗传调控；Seahorse能量代谢分析仪量化细胞耗氧率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR）；免疫荧光标记中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成；人肺移植组织流式分选TREM1⁺中性粒细胞进行功能验证。

3.1. Trem1在肺缺血再灌注后表达上调

通过小鼠肺移植模型转录组分析发现，再灌注组较冷缺血组Trem1表达显著升高，且与肺损伤评分呈正相关。临床样本验证显示TREM1⁺中性粒细胞浸润程度与PGD严重程度一致。

3.2. Trem1缺陷减轻移植肺损伤

Trem1^-/-受体小鼠接受野生型供肺移植后，肺泡结构破坏、细胞凋亡和活性氧（ROS）生成明显缓解，支气管肺泡灌洗液（BALF）中肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等炎症因子水平下降，NETs形成（MPO⁺CitH3⁺双阳性细胞）受抑制。

3.3. Trem1调控髓系细胞募集中性粒细胞为主

scRNA-seq显示Trem1缺失主要减少中性粒细胞向移植肺的募集，流式细胞术证实髓系特异性敲除亦可重现该表型。免疫荧光显示移植肺内95%以上中性粒细胞高表达Trem1，而巨噬细胞Trem1为诱导性表达。

3.4. Trem1驱动中性粒细胞代谢重编程

代谢组学与Seahorse分析揭示：Trem1缺陷的移植肺中性粒细胞氧化磷酸化（OXPHOS）活性降低，糖酵解能力增强，线粒体数量减少；相反，巨噬细胞呈现糖酵解与OXPHOS双抑制。透射电镜显示Trem1缺陷中性粒细胞线粒体超微结构改变。

3.5. Trem1缺失通过Atf3抑制OXPHOS基因转录

ATAC-seq与RNA-seq整合分析发现，Trem1缺陷中性粒细胞中OXPHOS基因启动子可及性增加但mRNA表达下降，转录因子富集提示AP-1家族成员（尤其Atf3）可能介导转录抑制。免疫荧光证实移植肺中性粒细胞Atf3核转位增强。

3.6. Atf3抑制剂逆转Trem1缺陷的保护效应

药理抑制Atf3（IN-1处理）可恢复Trem1缺陷小鼠中性粒细胞的OXPHOS活性和肺内募集能力，加重肺损伤与NETs形成，证明Atf3是Trem1下游的关键负调控因子。

3.7. 临床样本验证TREM1⁺中性粒细胞与PGD严重程度相关

人肺移植组织分析显示，PGD 2-3级患者TREM1⁺中性粒细胞比例及OXPHOS活性显著高于PGD 0-1级，且与组织损伤评分正相关。

该研究首次阐明Trem1通过Atf3介导的OXPHOS抑制调控中性粒细胞代谢重塑的新机制，突破性地将免疫受体信号与细胞能量代谢 reprogramming 相联系。临床队列验证强化了Trem1作为PGD生物标志物和治疗靶标的潜力，为开发靶向Trem1-Atf3-OXPHOS轴的干预策略奠定理论基础。研究创新性地揭示中性粒细胞在移植肺内并非单纯依赖糖酵解，而是通过增强OXPHOS满足迁移和效应功能需求，这一发现改写了对中性粒细胞代谢模式的传统认知。多组学整合分析策略为解析复杂疾病中免疫代谢调控网络提供范式。