《Tissue and Cell》：CCL18 binding to MAPT promotes chronic obstructive pulmonary disease by inhibiting autophagy and triggering cell senescence
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本研究针对慢性阻塞性肺疾病（COPD）中趋化因子CCL18高表达但其促病机制不明的问题，探讨了CCL18通过结合并上调微管相关蛋白tau（MAPT）的表达，进而抑制自噬、触发细胞衰老，从而加速COPD发展的新机制。研究发现，在临床样本、小鼠和细胞模型中敲低CCL18可激活自噬、延缓细胞衰老、减轻肺部炎症和病理损伤。该研究揭示了CCL18-MAPT-自噬-衰老轴是COPD进展的关键通路，为靶向CCL18治疗COPD提供了新的理论依据。
在我们的肺部深处，每时每刻都在进行着关乎生命存续的、安静而复杂的交换。然而，对于全球数以亿计的慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD）患者而言，这个过程正变得越来越艰难。COPD是一种以进行性、不可逆的气流受限为特征的呼吸系统顽疾，长期吸烟是其最主要的诱因。尽管已知慢性炎症、细胞衰老和自噬（autophagy）功能障碍是推动COPD发展的核心机制，但它们之间如何相互联系，是否存在一个关键的“始作俑者”分子，一直悬而未决。近年来，趋化因子（chemokine）CCL18在COPD患者血清和肺部表达升高，并与肺功能损伤程度相关，但它究竟是疾病的“旁观者”还是“推手”，其具体作用机制如一团迷雾。解开这个谜团，不仅有助于我们更深刻地理解COPD的病理生理，也可能为这个缺乏有效根治手段的疾病，点亮一盏通往新疗法的明灯。
为此，由昆明理工大学附属安宁市第一人民医院呼吸与危重症医学科的研究人员领衔的团队，在期刊《Tissue and Cell》上发表了一项研究，他们像侦探一样，追踪了CCL18在COPD中的“犯罪证据”和“作案手法”。他们的核心发现是：CCL18扮演了一个不光彩的“加速器”角色。它通过与另一个名为微管相关蛋白tau（Microtubule-Associated Protein Tau, MAPT）的蛋白直接“握手”（结合），稳定并上调MAPT蛋白水平。而升高的MAPT则会像一个“路障”，阻碍细胞自噬的正常进行。自噬是细胞内部的“清洁回收系统”，它的失灵导致细胞内有毒废物堆积，进而触发细胞衰老程序。衰老的细胞不仅功能丧失，还会像一个个“炎症小火山”，持续释放白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等促炎因子，形成恶性循环，最终加剧肺部组织破坏和功能下降。反过来，如果敲低CCL18，就能拆除这个“路障”，恢复自噬功能，延缓细胞衰老，从而显著减轻COPD的病理损伤。这项研究首次勾勒出“CCL18–MAPT–自噬–衰老”这条全新的信号轴，为干预COPD提供了极具潜力的新靶点。
为了揭示上述机制，研究人员运用了多层次、多角度的实验策略。在临床层面，他们收集了稳定期COPD患者和健康对照者的支气管肺泡灌洗液（Bronchoalveolar Lavage Fluid, BALF）样本进行分析。在动物模型上，他们构建了经典的香烟烟雾（Cigarette Smoke, CS）暴露诱导的小鼠COPD模型，并利用慢病毒在体内敲低CCL18。在细胞模型上，他们使用香烟烟雾提取物（Cigarette Smoke Extract, CSE）处理人正常肺上皮BEAS-2B细胞，模拟COPD的细胞损伤环境，并通过慢病毒感染进行基因敲低或过表达操作。研究所采用的关键技术方法包括：蛋白质免疫印迹（Western blot）和实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测基因和蛋白表达；免疫荧光（Immunofluorescence）和共免疫沉淀（Co-immunoprecipitation, Co-IP）验证蛋白定位与相互作用；衰老相关β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）染色评估细胞衰老；单丹磺酰尸胺（Monodansylcadaverine, MDC）染色和自噬标志蛋白检测评估自噬流；酶联免疫吸附试验（ELISA）和流式细胞术检测炎症因子及活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）水平；以及苏木精-伊红（H&E）染色进行组织病理学评估。
3.1. CCL18在COPD中高表达
研究人员首先从多个角度证实CCL18是COPD的“高风险分子”。生物信息学分析公共数据库显示，CCL18在COPD样本中表达上调。在临床收集的COPD患者BALF中，CCL18蛋白水平显著高于健康对照。在CS暴露的小鼠肺组织中，CCL18蛋白表达同样升高。更重要的是，H&E染色显示这些小鼠肺部出现了典型的COPD病理改变，如肺泡间隔破坏、肺气肿样改变和炎症细胞浸润，这为后续研究建立了可靠的疾病模型。
3.2. CCL18调控CSE诱导的肺上皮细胞衰老
接下来，研究在细胞层面探究CCL18的功能。他们发现，直接用重组CCL18蛋白处理肺上皮细胞，能以剂量依赖的方式诱导细胞衰老，表现为SA-β-Gal阳性细胞增多，以及衰老标志物（VEGF、MMP1、p27、p16、p21）表达上调，而核纤层蛋白Lamin B1表达下降。然而，CCL18的促衰老效应比CSE弱，提示还有其他因素参与。当研究人员在CSE处理的细胞中敲低CCL18时，情况发生了逆转：细胞衰老被显著抑制，衰老标志物表达减少，同时衰老相关分泌表型因子（IL-6、IL-1β、TNF-α）和ROS水平也同步下降。这证明CCL18不仅是衰老的“诱导剂”，也是CSE引发衰老过程中的一个关键“调节器”。
3.3. CCL18通过抑制自噬促进CSE诱导的肺上皮细胞衰老
既然自噬与衰老密切相关，研究自然将目光投向二者之间的链接。实验发现，CSE处理会抑制自噬，表现为自噬关键蛋白LC3Ⅱ/Ⅰ和Beclin1表达降低，而自噬底物p62堆积。敲低CCL18则能部分逆转这种抑制，促进自噬流恢复。为了确认自噬在此过程中的作用，研究人员使用了自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤（3-MA）。结果发现，3-MA可以抵消CCL18敲低所带来的抗衰老、抗炎和抗氧化益处。这清楚地表明，CCL18是通过“掐断”自噬这条通路，来推动细胞走向衰老的。
3.4. CCL18与MAPT结合并调控其表达
CCL18是如何抑制自噬的呢？研究人员通过生物信息学预测和实验验证，找到了关键的下游“执行者”——MAPT蛋白。数据库分析提示CCL18可能与MAPT存在相互作用。免疫荧光共定位和Co-IP实验直接证实了CCL18和MAPT在细胞内确实相互结合。机制探究发现，CSE处理能上调MAPT蛋白表达，而敲低CCL18则能降低MAPT蛋白水平，但不影响其mRNA水平。这说明CCL18很可能是通过结合MAPT，增强了其蛋白稳定性，而非促进其基因转录。
3.5. CCL18通过MAPT抑制自噬并促进细胞衰老
为了确证MAPT是CCL18发挥作用的关键中间环节，研究人员进行了“回复”实验。他们在敲低CCL18的细胞中，同时过表达MAPT。结果显示，MAPT过表达成功逆转了CCL18敲低所带来的积极效应：自噬再次被抑制（LC3Ⅱ/Ⅰ、Beclin1下调，p62上调），细胞衰老重新被激活（衰老标志物、炎症因子、ROS水平回升）。这完美地证明了CCL18正是通过上调MAPT，进而抑制自噬，最终促进细胞衰老。
3.6. 敲低CCL18通过激活自噬减轻体内COPD病理
最后，研究在小鼠体内验证了上述细胞层面的发现。在CS诱导的COPD小鼠模型中，通过尾静脉注射敲低CCL18的慢病毒。结果令人振奋：敲低CCL18不仅降低了肺组织中MAPT蛋白水平，还激活了自噬，显著抑制了肺组织细胞的衰老。在病理表现上，小鼠的肺泡结构破坏和气道炎症浸润得到明显改善。同时，肺部衰老标志物和促炎因子的水平也同步下降。这表明，靶向CCL18在整体动物水平上同样能有效延缓COPD进展。
综上所述，这项研究系统性地揭示了一条驱动COPD发展的前所未知的信号通路：香烟烟雾等刺激导致趋化因子CCL18表达升高；高表达的CCL18与MAPT蛋白结合并稳定后者；积累的MAPT蛋白抑制细胞的自噬过程；自噬受阻引发细胞衰老和衰老相关分泌表型，导致持续的炎症和氧化应激，最终造成肺组织不可逆的损伤和功能丧失。这项工作的意义在于，它首次将CCL18置于COPD“自噬-衰老-炎症”调控网络的核心位置，并明确了MAPT是其关键下游效应分子。这不仅深化了对COPD，特别是吸烟相关COPD发病机制的认知，更重要的是，CCL18和MAPT作为潜在的药物干预靶点，为开发全新的COPD治疗策略（例如CCL18中和抗体、抑制剂或MAPT调节剂）提供了坚实的理论依据和实验基础。尽管该研究在临床转化、下游网络细节等方面仍需深入探索，但它无疑为战胜这一困扰全球的慢性呼吸系统疾病，打开了一扇充满希望的新窗口。
