SIRT6通过去乙酰化ATG3-K77激活巨噬细胞自噬，从而驱动过敏性气道炎症

《Mucosal Immunology》：Macrophage SIRT6 promotes allergic airway inflammation through ATG3 deacetylation-mediated autophagy

为了解决哮喘中慢性气道炎症的核心机制尚不完全明确的问题，研究人员深入探讨了巨噬细胞Sirtuin 6 (SIRT6)在过敏性气道炎症中的作用及其分子机制。研究发现，SIRT6在哮喘小鼠的巨噬细胞中表达上调，并通过直接结合并去乙酰化自噬相关蛋白ATG3的K77位点，增强巨噬细胞自噬，进而促进促炎细胞因子/趋化因子（如CXCL1、CXCL2）的表达，加剧气道炎症。SIRT6的遗传缺失或药物（OSS_128167）抑制均能有效减轻哮喘模型的气道炎症。这项研究揭示了SIRT6-ATG3轴是巨噬细胞介导哮喘炎症的关键通路，为哮喘治疗提供了新的潜在靶点。

　　

哮喘，一种全球超过3亿人饱受其苦的慢性气道炎症性疾病，以其反复发作的喘息、气促和气道重塑严重影响着患者的生活质量。尽管我们已经知道免疫细胞（特别是肺部“哨兵”——巨噬细胞）的异常活化是哮喘发病的核心环节，但驱动这些细胞“失控”的确切分子开关仍有待阐明。近年来的研究发现，细胞自噬（autophagy）——这个细胞内部的“回收清理”系统——与包括哮喘在内的多种疾病密切相关。同时，蛋白质的乙酰化/去乙酰化修饰，作为一种精密的“分子开关”，广泛调控着细胞的功能。其中，依赖于NAD⁺的去乙酰化酶SIRT6，在衰老、癌症和代谢疾病中备受关注，但它是否以及如何“指挥”巨噬细胞在哮喘中“兴风作浪”，仍是一个谜团。这篇发表在《Mucosal Immunology》上的研究，正是为了解开这个谜题。它系统性地揭示了巨噬细胞中的SIRT6如何通过操控自噬关键蛋白ATG3，成为加剧过敏性气道炎症的“幕后推手”，并验证了靶向SIRT6的治疗潜力。

为开展此项研究，作者主要运用了以下几项关键技术：建立了屋尘螨/脂多糖（HDM/LPS）诱导的小鼠过敏性哮喘模型；构建了髓系细胞特异性Sirt6基因敲除小鼠（Sirt6^fl/fl-LysMCre）；使用了SIRT6选择性抑制剂OSS_128167进行药理学干预；采用了包括免疫印迹、免疫荧光、免疫组化、免疫共沉淀、实时定量PCR、酶联免疫吸附测定在内的多种分子与细胞生物学技术，以检测蛋白表达、定位、相互作用及修饰；通过透射电镜、单丹磺酰戊二胺染色和mCherry-EGFP-LC3双荧光报告系统监测自噬体形成与自噬流；并利用质谱分析鉴定了ATG3的乙酰化位点。

SIRT6 is highly expressed in macrophages of asthmatic mice

研究人员首先发现，在HDM/LPS诱导的哮喘小鼠肺组织及肺泡灌洗液来源的巨噬细胞中，SIRT6的表达水平显著高于对照组。免疫荧光染色进一步证实，SIRT6的表达上调特异性地发生在肺组织巨噬细胞（F4/80⁺）中。在体外，用HDM/LPS刺激骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）也能时间和剂量依赖性地诱导SIRT6表达。这些数据表明，SIRT6在哮喘状态下的巨噬细胞中被特异性激活。

Myelioid-specific Sirt6deletion alleviates allergic airway inflammation

为了在体验证SIRT6的功能，研究者构建了髓系细胞特异性Sirt6敲除小鼠。与对照哮喘小鼠相比，敲除小鼠支气管肺泡灌洗液中的炎症细胞总数、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞数量均显著减少。肺组织切片染色显示，敲除小鼠的气道炎症细胞浸润、黏液分泌和胶原沉积均得到明显缓解。同时，肺组织中促炎细胞因子（如Tnf-α, Il-1β）和趋化因子（CXCL1, CXCL2）的表达和蛋白水平也显著下降。体外实验也证实，SIRT6缺失的BMDMs在HDM/LPS刺激下，这些炎症介质的表达降低。这些结果明确表明，巨噬细胞中的SIRT6是促进过敏性气道炎症的关键因子。

SIRT6 amplifies inflammatory response via autophagy in macrophages

研究进一步探索了SIRT6加剧炎症的机制。他们发现哮喘小鼠肺组织和BMDMs中自噬标志物（如LC3-Ⅱ, ATG3, P62）表达增加，自噬体形成增强。而髓系特异性敲除Sirt6后，哮喘小鼠肺组织和BMDMs中的LC3脂化、自噬体形成均受到抑制。透射电镜观察也显示SIRT6缺失的BMDMs中双膜自噬体减少。功能上，用自噬抑制剂氯喹（CQ）处理可抑制野生型BMDMs的炎症因子表达，而用自噬激动剂雷帕霉素（RAPA）处理则可恢复SIRT6缺失BMDMs的炎症因子表达。这说明SIRT6是通过增强巨噬细胞的自噬来放大炎症反应的。

SIRT6 directly interacts with ATG3 and target it for deacetylation

接下来，研究深入到分子机制层面。自噬关键蛋白ATG3被确定为SIRT6的作用靶点。免疫共沉淀和免疫荧光实验证明，SIRT6与ATG3存在直接相互作用，且在HDM/LPS刺激下，两者在细胞内的共定位增强。更重要的是，SIRT6能够去乙酰化ATG3：过表达SIRT6降低ATG3的乙酰化水平，而敲低SIRT6或使用SIRT广谱抑制剂烟酰胺（NAM）则增加ATG3乙酰化并抑制自噬体形成。此外，SIRT6缺失还会降低HDM/LPS诱导的ATG3表达。这些发现表明，SIRT6通过直接结合并去乙酰化ATG3，同时上调其表达，从而激活巨噬细胞的自噬。

ATG3 acetylation at lysine 77 is essential for autophagic flux and proinflammatory cytokines expression

研究进一步精确锁定了SIRT6对ATG3的修饰位点。通过质谱分析，他们鉴定出ATG3第77位赖氨酸（K77）是一个潜在的乙酰化位点，且该位点在物种间高度保守。构建K77位点的突变体（模拟去乙酰化的K77R和模拟乙酰化的K77Q）进行功能研究，发现过表达ATG3^K77R能显著增强细胞的自噬流和LC3-Ⅱ水平，而ATG3^K77Q则无此效果。在炎症输出方面，过表达ATG3^K77R能强力诱导CXCL1和CXCL2的表达，且其效应不依赖于SIRT6的共表达；而过表达ATG3^K77Q则不能有效诱导这些趋化因子。这证明，SIRT6通过对ATG3-K77位点的去乙酰化修饰，是激活自噬和驱动促炎因子产生的关键事件。

SIRT6 inhibition by OSS_128167 mitigates allergic airway inflammation

最后，研究评估了靶向SIRT6的治疗潜力。在哮喘小鼠模型中使用选择性SIRT6抑制剂OSS_128167（OSS）进行干预，发现其能显著减轻气道炎症细胞浸润、黏液分泌和胶原沉积。同时，OSS处理降低了肺组织中SIRT6和ATG3的表达，抑制了巨噬细胞中自噬体（LC3斑点）的形成，并显著下调了肺组织和BMDMs中促炎细胞因子和趋化因子的表达。这一药理学实验证实，抑制SIRT6活性足以缓解过敏性气道炎症，为其成为哮喘治疗新靶点提供了直接证据。

综上所述，本研究得出了一个清晰而重要的结论：在过敏性哮喘中，巨噬细胞内的SIRT6表达上调，它通过直接结合并去乙酰化自噬关键蛋白ATG3的第77位赖氨酸（K77），增强ATG3的稳定性和功能，进而激活巨噬细胞的自噬过程。这被激活的自噬并非简单的“自我清理”，而是扮演了“炎症放大器”的角色，导致促炎细胞因子和趋化因子（如CXCL1、CXCL2）大量产生，最终加剧气道炎症、黏液高分泌和组织重塑。遗传学上，特异性敲除巨噬细胞的Sirt6基因能有效缓解哮喘模型的气道炎症；药理学上，使用SIRT6选择性抑制剂OSS_128167也能达到类似的治疗效果。

这项研究的意义重大。首先，它在分子、细胞和动物整体水平上，完整地揭示了一条全新的驱动哮喘炎症的轴心通路：SIRT6-ATG3（K77去乙酰化）-自噬-炎症。这为理解哮喘，特别是巨噬细胞在其中扮演的核心角色，提供了更深刻的机制见解。其次，研究明确将SIRT6定位为哮喘中的一个“疾病促进因子”，这与之前部分研究认为其具有抗炎作用的观点形成了有趣的对话，提示了SIRT6功能的细胞与上下文依赖性。最后，也是最具有转化价值的一点，研究通过基因敲除和药物抑制两种手段，共同验证了SIRT6作为一个可行且有效的治疗靶点。选择性SIRT6抑制剂OSS_128167在模型中的成功应用，为开发针对哮喘（尤其是与传统Th2炎症通路不同的炎症类型）的新型治疗策略指明了充满希望的方向。尽管研究在细胞亚群特异性、体内修饰的确切作用等方面存在局限，有待未来深入，但其无疑为哮喘的病理机制研究和药物研发开辟了一片新的前沿阵地。