NLRP3抑制剂MCC950通过抑制肺泡巨噬细胞焦亡减轻PM2.5诱导的急性肺损伤

《Current Research in Toxicology》：The NLRP3 inhibitor, MCC950, attenuates environmental pollutant PM 2.5-induced acute lung injury by inhibiting alveolar macrophage pyroptosis

本刊推荐：为应对PM2.5暴露引发的急性肺损伤缺乏有效疗法的难题，研究者围绕NLRP3抑制剂MCC950开展药理机制探索。结果表明，MCC950通过阻断NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号轴，显著抑制肺泡巨噬细胞焦亡及炎症因子释放，为环境污染相关呼吸疾病提供了新型治疗策略。

　　

随着工业化进程加速，大气细颗粒物PM_2.5（空气动力学直径≤2.5微米的颗粒物）已成为威胁公共健康的重要环境污染物。这些微小颗粒可携带重金属、多环芳烃等有毒物质深入肺泡，诱发氧化应激与炎症反应，导致急性肺损伤（ALI）甚至呼吸系统疾病恶化。尽管研究表明PM_2.5暴露与肺部炎症密切相关，但其具体分子机制及针对性治疗手段仍显不足。

近年来，细胞焦亡（pyroptosis）作为一种新型程序性细胞死亡方式受到关注。它由炎症小体（如NLRP3）激活Caspase-1（半胱天冬酶-1），切割Gasdermin D（GSDMD）蛋白形成细胞膜孔隙，释放IL-1β、IL-18等促炎因子，加剧组织损伤。肺泡巨噬细胞作为肺部免疫前线，在PM_2.5刺激下可能通过焦亡途径放大炎症风暴，但这一过程是否可被药理干预仍待阐明。MCC950是一种高选择性NLRP3抑制剂，在结肠炎、胰腺炎等模型中展现抗炎潜力，但其在PM_2.5致肺损伤中的作用尚不明确。

为此，韩卓晓、韩莹、李冉冉等研究者于《Current Research in Toxicology》发表论文，整合动物模型与细胞实验，揭示MCC950通过抑制NLRP3介导的巨噬细胞焦亡缓解PM_2.5诱导的急性肺损伤。研究首先建立C57BL/6J小鼠ALI模型，通过气管内灌注8 mg/kg PM_2.5悬浮液模拟短期高剂量暴露，并提前12小时腹腔注射MCC950（50 mg/kg）或阳性对照地塞米松（1 mg/kg）。体外实验选用小鼠肺泡巨噬细胞系MH-S，以100 μg/mL PM_2.5处理8小时，并利用siRNA敲低NLRP3基因验证靶点特异性。

关键技术方法包括：通过HE染色和免疫荧光评估肺组织病理变化与巨噬细胞浸润；采用Western blot和qPCR检测NF-κB/IκB、NLRP3、Caspase-1、GSDMD等关键分子表达；利用ELISA测定血清与细胞上清液中IL-1β、IL-18、TNF-α等炎症因子水平；借助透射电镜观察细胞焦亡形态；通过小动物活体成像技术（FAM-FLIVO探针）可视化Caspase-1活性。

3.1. MCC950减轻PM_2.5诱导的急性肺损伤与炎症反应

HE染色显示PM_2.5暴露导致小鼠肺泡壁增厚、炎性细胞浸润及水肿，而MCC950预处理显著改善这些病理变化。ELISA检测发现PM_2.5组支气管肺泡灌洗液（BALF）和血清中IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α水平显著升高，MCC950则有效抑制其释放，效果与地塞米松相当。

3.2. MCC950调控NF-κB/IκB/NLRP3通路抑制炎症

Western blot与qPCR结果显示，PM_2.5激活NF-κB/IκB信号轴并上调NLRP3表达，而MCC950通过抑制NLRP3，减少p-NF-κB和p-IκB磷酸化，阻断炎症信号传导。

3.3. MCC950抑制焦亡相关蛋白与基因表达

免疫荧光显示PM_2.5促进肺组织巨噬细胞GSDMD蛋白表达（焦亡标志物），MCC950干预后GSDMD荧光强度减弱。Western blot进一步证实MCC950下调GSDMD-NT、pro-Caspase-1、Caspase-1蛋白及mRNA水平，减少IL-1β、IL-18成熟释放。

3.4. NLRP3是PM_2.5诱导巨噬细胞焦亡的关键靶点

体外实验中，siRNA敲低NLRP3可抑制PM_2.5引发的GSDMD-NT上调和炎症因子释放，且MCC950干预效果与基因敲低一致，证明其作用依赖于NLRP3抑制。

3.5. MCC950通过NF-κB/NLRP3/Caspase-1/GSDMD轴抑制焦亡

在MH-S细胞中，MCC950逆转PM_2.5对NF-κB/IκB/NLRP3通路的激活，并降低下游Caspase-1、GSDMD-NT表达，证实该化合物通过多靶点干预焦亡信号网络。

3.6. 超微结构与活体成像验证焦亡抑制

透射电镜显示PM_2.5刺激后MH-S细胞出现膜泡凸起、细胞肿胀等焦亡特征，MCC950组细胞形态完整。活体成像中PM_2.5组小鼠肺部Caspase-1活性显著增强，MCC950预处理后荧光信号减弱。

本研究系统论证了PM_2.5通过激活NF-κB/IκB/NLRP3轴诱发肺泡巨噬细胞焦亡，进而驱动急性肺损伤的分子机制。MCC950作为特异性NLRP3抑制剂，可有效阻断该通路，减少炎症因子风暴，缓解肺组织损伤。这一发现不仅深化了对环境污染物致肺损伤机制的理解，也为临床防治PM_2.5相关呼吸疾病提供了新靶点与候选药物。未来研究可进一步探索MCC950在慢性阻塞性肺病（COPD）或哮喘等疾病中的应用潜力，推动其向临床转化。