《Advanced Science》：Indole-3-Propionic Acid Improves Alveolar Development Impairment via Targeting VAMP8-mediated SNAREs Complex Formation in Bronchopulmonary Dysplasia
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本综述系统阐述了吲哚-3-丙酸（IPA）在支气管肺发育不良（BPD）中的治疗潜力及机制。研究发现IPA通过直接结合囊泡相关膜蛋白8（VAMP8）抑制其磷酸化，促进自噬体-溶酶体融合，进而改善高氧诱导的肺泡简化（表现为促增殖、抗凋亡和促转分化活性）。该研究为BPD提供了新的代谢治疗靶点，具有重要临床转化价值。
引言
支气管肺发育不良（BPD）是早产儿最常见的呼吸系统并发症，其病理特征为肺泡发育障碍，主要表现为肺泡上皮Ⅱ型细胞（AEC II）损伤。目前临床尚无BPD的特效治疗方法，探索其有效治疗靶点成为当务之急。代谢组学研究表明，高氧诱导的代谢紊乱（包括氨基酸、脂质和葡萄糖代谢异常）在BPD的发生发展中起关键作用。本研究通过代谢组学分析发现，色氨酸代谢紊乱与BPD密切相关，其中吲哚-3-丙酸（IPA）在临床和实验性BPD中均呈现显著下调，提示其可能成为BPD治疗的新靶点。
IPA是BPD中下调的关键代谢物
通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）对BPD患儿血清样本进行分析，发现色氨酸代谢通路与BPD显著相关。进一步对高氧诱导的BPD小鼠肺组织进行靶向代谢组学检测，发现23种色氨酸相关代谢物发生改变，其中9种上调、14种下调。值得注意的是，属于吲哚代谢通路的IPA在BPD患儿血清和小鼠肺组织中均显著降低，且表达趋势一致，提示IPA可能是BPD的关键调控分子。
IPA对抗高氧诱导的损伤
为验证IPA的功能，研究构建了高氧诱导的BPD小鼠模型，并通过每日灌胃给予IPA干预。结果显示，IPA治疗显著改善了BPD小鼠的肺功能参数（气道阻力RL和动态顺应性Cdyn），减轻了肺泡简化病理改变（表现为肺泡增大、终末气腔减少、次级隔缺失及平均线性截距MLI升高）。组织学分析表明，IPA通过抑制cleaved caspase-3表达和减少TUNEL阳性细胞，发挥抗凋亡作用。细胞实验进一步证实，IPA（50 μmol/L）可提高高氧处理的MLE-12细胞活力，促进细胞增殖（EdU实验），逆转线粒体膜电位（MMP）去极化，并降低细胞凋亡率。此外，IPA还通过上调AEC II标志物SP-C和AEC I标志物RAGE的表达，促进肺泡上皮细胞转分化。
IPA增强自噬体-溶酶体融合
透射电镜（TEM）观察发现，高氧处理导致AEC II细胞中自噬体堆积、自噬溶酶体减少，而IPA干预可逆转这一现象。免疫印迹和免疫荧光结果显示，IPA处理显著降低LC3-II和P62表达，表明其促进自噬流。利用GFP-mCherry-LC3B串联荧光探针检测发现，IPA处理增加了mCherry单阳性斑点（代表自噬溶酶体），说明IPA通过促进自噬体-溶酶体融合增强自噬流。
IPA通过促进自噬流减轻BPD
为明确自噬流在BPD中的作用，研究使用自噬抑制剂氯喹（CQ）阻断自噬体-溶酶体融合。结果显示，CQ处理不仅逆转了IPA对自噬流的促进作用，还加剧了细胞凋亡和肺泡简化，表明IPA通过自噬依赖性途径调控凋亡，从而改善BPD表型。
IPA靶向SNARE复合体促进自噬流
机制上，圆二色谱（CD）分析显示IPA诱导SNARE复合体关键组分STX17和VAMP8的构象变化。分子对接和表面等离子共振（SPR）实验证实IPA与VAMP8直接结合（KD=5.08×10?6M），并形成氢键、盐桥和阳离子-π相互作用。免疫沉淀实验发现，IPA处理显著抑制VAMP8磷酸化。通过NetPhos-3.1和MusiteDeep预测，VAMP8存在11个Ser/Thr磷酸化位点，其中多个位点位于IPA结合区域。这些结果提示，IPA通过直接结合VAMP8抑制其磷酸化，进而促进STX17-SNAP29-VAMP8复合体组装，最终增强自噬体-溶酶体融合。
讨论与结论
本研究首次揭示IPA通过调控SNARE复合体介导的自噬流改善BPD的分子机制。IPA作为色氨酸代谢产物，具有多效性生物活性，其水平下降与BPD发病密切相关。外源性IPA补充可通过抑制VAMP8磷酸化，恢复自噬流，进而发挥抗凋亡、促增殖和促转分化作用，最终改善肺泡发育障碍。该研究为BPD的代谢干预提供了新策略，具有重要的临床转化前景。
