《Allergology International》：Palmitic acid aggravates airway inflammation in asthma through induction of chemokines expression and metabolomic changes in epithelial cells
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本研究旨在阐明饱和脂肪酸棕榈酸（PA）在哮喘发病中的致病作用。针对PA水平升高与哮喘风险增加相关但机制不明的问题，研究者通过临床队列分析、HDM诱导的哮喘小鼠模型以及气道上皮细胞实验，揭示了血清PA水平与肺功能恶化及激素需求增加的相关性。研究发现，PA通过CD36受体激活上皮细胞内Src-ERK信号通路，上调中性粒细胞趋化因子CXCL2/CXCL8的表达，并驱动促炎性代谢重编程（如花生四烯酸、鞘脂代谢紊乱），从而加剧气道炎症和气道高反应性。该研究为理解代谢异常型哮喘的病理生理机制提供了新视角，并提示靶向CD36可能是潜在的治疗策略。
哮喘是一种困扰全球数亿人的慢性气道炎症性疾病，尽管现有的糖皮质激素和支气管扩张剂能够控制症状，但患者反应不一及潜在副作用仍是临床挑战。近年来，随着饮食模式改变，肥胖和脂代谢异常在哮喘患者中日益常见。研究发现，高脂饮食会导致循环中饱和脂肪酸水平升高，其中棕榈酸（PA）作为主要的饱和脂肪酸，其在哮喘患者，特别是肥胖患者体内的水平显著升高，并与疾病严重程度相关。然而，PA究竟是如何“火上浇油”，加剧哮喘的气道炎症？其背后的细胞与分子机制一直笼罩在迷雾之中。气道上皮细胞作为抵御外界刺激的第一道防线，不仅是物理屏障，更是活跃的免疫哨兵，能够释放多种细胞因子和趋化因子。那么，PA是否会“策反”这些上皮细胞，让它们释放出更多招募炎症细胞的“信号弹”，从而恶化病情？为了拨开这层迷雾，来自上海中医药大学附属普陀医院呼吸科的研究团队开展了一项深入探索，其研究成果发表在《Allergology International》杂志上。
为了回答上述问题，研究人员综合运用了多种技术方法。在临床层面，他们收集了哮喘患者的血清样本，通过酶联免疫吸附测定（ELISA）量化PA浓度，并分析其与肺功能等临床指标的相关性。在机制探索中，他们建立了屋尘螨（HDM）诱导的小鼠哮喘模型，并联合PA进行干预，通过肺组织病理染色、支气管肺泡灌洗液（BALF）细胞分析、气道高反应性（AHR）检测来评估PA对哮喘表型的影响。在细胞分子层面，研究利用人支气管上皮细胞系（16HBE和BEAS-2B），通过RNA测序（RNA-seq）筛选PA响应基因，利用蛋白质免疫印迹（Western blot）和实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）验证关键信号通路和基因表达。此外，研究还采用了基于液相色谱-质谱联用（LC-MS）的代谢组学技术，全面分析了PA刺激下上皮细胞的代谢谱变化。为了验证关键受体CD36的作用，研究在体内外实验中均使用了其特异性抑制剂磺基琥珀酰亚胺油酸酯（SSO）。
临床样本相关性分析
研究人员首先在哮喘患者中进行了血清PA水平的分析。结果发现，血清PA水平与第1秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1% Predicted）以及FEV1/用力肺活量（FVC）比值呈显著负相关。相反，血清PA水平与血液中性粒细胞百分比呈显著正相关。在调整了年龄、性别、吸烟史和体重指数（BMI）后，较高的血清PA浓度仍独立与较低的FEV1%和较高的中性粒细胞百分比相关。此外，血清PA水平较高的患者在哮喘急性发作后更需要口服全身性糖皮质激素治疗。这些结果提示，循环中PA水平的升高可能与更严重的哮喘和更强的气道炎症相关。
PA诱导气道上皮细胞中CXCL2和CXCL8的过表达
为了探究PA如何影响哮喘进程，研究者对PA处理后的气道上皮细胞进行了转录组测序。分析显示，PA刺激后共有大量基因表达发生显著变化。基因集富集分析（GSEA）表明，中性粒细胞迁移特征是PA处理最相关的信号。进一步分析发现，CXCL家族成员，特别是CXCL8（即IL-8）和CXCL2，对这一通路的激活贡献最大。随后的实验证实，PA能以剂量依赖的方式诱导16HBE和BEAS-2B气道上皮细胞中CXCL2和CXCL8的表达和分泌上调。这表明PA可能通过上调上皮细胞中的趋化因子，促进中性粒细胞的趋化和迁移。
PA通过激活Src-ERK通路诱导气道上皮细胞中CXCL2和CXCL8的表达
接下来，研究者探索了PA诱导CXCL2和CXCL8表达的机制。通路分析提示MAPK信号通路显著失调。实验发现，PA刺激能显著增加细胞外信号调节激酶（ERK）和p38 MAPK的磷酸化。使用ERK通路抑制剂U0126能有效抑制PA诱导的CXCL2和CXCL8分泌。此外，PA处理也上调了Src的磷酸化水平。使用Src抑制剂达沙替尼不仅能抑制ERK通路的激活，还能降低CXCL2和CXCL8的表达。这些结果证明，PA通过激活Src-ERK信号通路来诱导趋化因子的表达。
PA刺激诱导气道上皮细胞的代谢组学变化
近年的研究表明，上皮细胞代谢改变能深刻影响哮喘的炎症通路。本研究比较了PA处理与对照组气道上皮细胞的代谢谱。主成分分析（PCA）显示两组明显分离。火山图分析鉴定出129个显著改变的代谢物，这些差异代谢物主要富集于酰基肉碱/脂肪酸β-氧化、花生四烯酸代谢和鞘脂代谢等相关通路。变量重要性投影（VIP）分析突出了几个关键代谢物，如鞘氨醇-1-磷酸（S1P）、棕榈酰肉碱、11(R)-HETE等。代谢流分析进一步显示，上调的代谢物主要与花生四烯酸代谢和脂质代谢过程相关，例如前列腺素D2（PGD2）、15-羟基二十碳四烯酸（15-HETE）等。这表明PA刺激深刻地改变了气道上皮细胞的脂质稳态和炎症信号。
抑制CD36可减弱PA诱导的气道上皮细胞炎症和代谢反应
CD36是经典的脂肪酸转运蛋白。为了确定PA诱导的细胞反应是否由CD36介导，研究者使用了其不可逆抑制剂SSO。结果显示，SSO处理能显著抑制PA诱导的CXCL2和CXCL8的分泌和表达，同时减少Src和ERK蛋白的磷酸化。代谢组学分析表明，SSO部分逆转了PA诱导的关键脂质代谢物（如S1P、PGD2、20-HETE等）的积累。这些发现表明，通过药物抑制CD36可能是缓解PA诱导气道上皮细胞功能失调的潜在策略。
PA对HDM诱导的小鼠哮喘模型中炎症的累积效应
在HDM诱导的哮喘小鼠模型中联合使用PA，以评估PA对哮喘严重程度和炎症的影响。组织学分析显示，PA处理显著增加了哮喘小鼠气道的炎症细胞浸润。支气管肺泡灌洗液分析表明，与单纯HDM组相比，高剂量PA处理组小鼠的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞比例均显著增加。气道高反应性检测也显示，PA加剧了甲胆碱诱导的增强呼气间歇（Penh）值。此外，PA+HDM组小鼠肺组织中CXCL2的mRNA水平显著升高，磷酸化Src（p-Src）和磷酸化ERK（p-ERK）水平也上调。这些结果表明，PA刺激通过上调CXCL2趋化因子和激活Src-ERK信号通路，加重了气道炎症，特别是中性粒细胞炎症。
SSO减轻PA加剧的哮喘小鼠气道炎症
研究者进一步探讨了CD36抑制对减轻PA加剧的哮喘小鼠气道炎症的潜力。组织学分析表明，SSO处理显著减少了HPH组（HDM+高剂量PA）气道中加剧的炎症细胞浸润。相应地，BALF中嗜酸性粒细胞和中性粒细胞的比例在SSO治疗后也显著降低。此外，CD36抑制有效缓解了PA加剧的气道高反应性。肺组织中CXCL2的表达水平在SSO处理后也显著下降。同时，PA刺激上调的p-Src和p-ERK水平在HPH+SSO组中也降低了。这些结果证明，CD36抑制通过减少中性粒细胞趋化因子表达和抑制Src-ERK信号通路激活，减轻了PA加剧的哮喘小鼠的气道炎症。
研究结论与讨论
本研究系统地阐明了棕榈酸（PA）加剧哮喘气道炎症的机制。结论可归纳为以下几点：首先，临床数据证实哮喘患者血清PA水平升高与肺功能下降、中性粒细胞炎症增加以及激素需求上升相关，提示PA是疾病严重程度的潜在生物标志物。其次，在机制上，PA通过气道上皮细胞表面的CD36受体被摄取，进而激活细胞内的Src激酶，并级联激活ERK信号通路。这条激活的信号通路最终驱动了中性粒细胞关键趋化因子CXCL2和CXCL8（IL-8）的大量表达与分泌，为中性粒细胞向气道募集提供了强大的化学吸引力。第三，本研究首次在哮喘研究背景下，利用代谢组学揭示了PA诱导气道上皮细胞发生广泛的促炎性代谢重编程。这种重编程的特征是鞘脂代谢（如S1P）和花生四烯酸代谢通路（如PGD2、多种HETEs）的显著紊乱，这些代谢物本身也是已知的炎症调节者，可能与Src-ERK通路形成交互作用，共同放大炎症信号。第四，体内外功能实验一致证明，抑制CD36能够有效阻断上述炎症信号通路的激活、趋化因子的产生以及代谢重编程，并在小鼠模型中切实减轻PA所加剧的气道炎症、中性粒细胞浸润和气道高反应性。这为靶向CD36治疗代谢异常相关的哮喘，尤其是那些对激素治疗不敏感、伴有中性粒细胞炎症表型的患者，提供了重要的临床前证据和全新的治疗思路。
该研究的深刻意义在于，它将代谢因子（PA）与经典的炎症信号通路（CD36/Src-ERK）和细胞功能（上皮细胞免疫激活）有机地串联起来，构建了一个从“代谢失衡”到“炎症恶化”的完整病理链条。这超越了将PA仅视为能量底物的传统认知，确立了其作为重要生物活性信号分子的地位。研究不仅加深了对肥胖相关哮喘、代谢异常型哮喘发病机制的理解，也为开发针对特定代谢-炎症轴的新型精准治疗策略奠定了坚实的科学基础。未来，围绕CD36及其下游通路的新型抑制剂，或针对PA相关代谢产物的干预手段，有望成为哮喘治疗，特别是难治性哮喘治疗的新突破口。
