Scgb1a1+祖细胞中RelA信号介导呼吸道合胞病毒感染后肺部疾病中的下呼吸道上皮细胞异常分化

《International Journal of Molecular Sciences》：RelA Signaling in Scgb1a1+ Progenitors Mediates Lower Airway Epithelial Atypia in RSV-Induced Post-Viral Lung Disease Melissa Skibba and Allan R. Brasier

本研究探讨了呼吸道合胞病毒（RSV）感染引发慢性肺部疾病的机制。为解决RSV感染后肺疾病（PVLD）中异常肺泡细胞（aAT2）的出现及其与长期肺功能下降关联不清的问题，研究人员聚焦于分泌珠蛋白Scgb1a1+祖细胞中的NF-κB/RelA信号通路。利用条件性敲除（CKO）小鼠模型和单细胞RNA测序（scRNA-seq）等技术，研究发现RelA信号驱动Scgb1a1+祖细胞向非典型AT2细胞（aAT2）分化，并扰乱上皮-间质生态位中的生物钟基因（如Nr1d1/2）和ANGPTL4信号。这为理解RSV感染后遗症提供了新机制，提示靶向上皮固有免疫或特定信号通路可能是干预PVLD的潜在策略。

　　

每年，呼吸道合胞病毒（RSV）导致大量婴幼儿发生严重的下呼吸道感染，即便急性感染康复，许多孩子的肺功能也会长期受损，甚至增加未来患呼吸系统疾病的风险。这背后的原因是什么？病毒是如何“重塑”了肺部结构，留下了长期隐患？Melissa Skibba和Allan R. Brasier的研究团队将目光投向了肺部一类特殊的“哨兵”细胞——分泌珠蛋白（Scgb1a1）阳性的上皮祖细胞。这些细胞不仅是呼吸道的第一道防线，也参与损伤后的修复。他们怀疑，病毒感染激活的这些细胞内部的固有免疫信号通路，特别是NF-κB家族的关键转录因子RelA，可能是驱动慢性肺部异常改变的“幕后推手”。

为了验证这一假说，研究人员在《International Journal of Molecular Sciences》上发表论文，建立了一个RSV感染后肺疾病（PVLD）的小鼠模型。他们利用基因工程小鼠，特异性地在Scgb1a1⁺祖细胞中敲除RelA基因，并综合运用了单细胞RNA测序（scRNA-seq）、谱系追踪、免疫荧光、定量PCR、细胞通讯网络分析以及酶活性测定等多种技术手段。研究样本来自构建的Scgb1a1-CreER^TM×RelA^fl/fl条件性敲除小鼠以及用于谱系追踪的Scgb1a1-CreER^TM×mTmG报告小鼠。

研究结果

2.1. RSV 感染后肺疾病 (PVLD) 模型

研究人员成功建立了RSV-PVLD小鼠模型，在感染后21天进行分析，旨在研究慢性期改变。

2.2. TMX诱导RSV-PVLD中RelA通路有效敲低

通过他莫昔芬（TMX）诱导的RelA条件性敲除（CKO）有效降低了RelA及其下游靶基因IL6的mRNA表达，证实了模型的有效性。生理指标显示，RSV感染降低了小鼠的静息血氧饱和度，而RelA CKO可使其恢复正常。

2.3. RSV mRNA检测与复制分析

在PVLD期（感染后21天），尽管仍能检测到RSV F mRNA，但通过链特异性RT-qPCR未发现活跃病毒复制的分子证据，提示可能存在病毒抗原的持续低水平表达，而非活跃复制。

2.4. RSV-PVLD的scRNA序列分析显示非典型AT2细胞群的出现

单细胞测序分析揭示了RSV-PVLD肺部复杂的细胞图谱。一个关键的发现是出现了一群非典型的肺泡2型细胞（aAT2），它们共表达AT2细胞标志物Sftpc和AT1细胞标志物Ager，处于分化中间状态。RSV感染改变了上皮和间质细胞群的比例，而RelA CKO影响了aAT2、成纤维细胞和周细胞等群体。

2.5. RSV-PVLD中肺泡祖细胞上皮群体的扩增

实验证实RSV感染诱导了肺泡祖细胞标志物水通道蛋白3（AQP3）、肿瘤相关蛋白63（TRP63）和整合素α6（Itga6）的表达上调，而这些上调均依赖于Scgb1a1⁺祖细胞中的RelA信号。

2.6. Scgba1a1祖细胞贡献于RSV-PVLD中的aAT2群体

细胞轨迹（伪时间）分析表明，在正常和RSV感染情况下，Scgb1a1⁺Krt8⁺俱乐部细胞是aAT2细胞的分化来源。而谱系追踪实验（使用Scgb1a1-CreER^TM×mTmG小鼠）直接证明，RSV感染后，被标记的Scgb1a1⁺祖细胞出现在了肺泡实质中，并且与TRP63和残留的RSV F糖蛋白共定位，确证了它们是aAT2细胞的前体。

2.7. RSV-PVLD扰乱肺泡间质生态位中的炎症生物钟基因

差异基因表达分析发现，RSV感染特异性上调了aAT2细胞和Pdgfα⁺成纤维细胞中核受体亚家族1 D组成员（Nr1d1/2，即REV-ERBα/β）等生物钟基因的表达，同时下调了Cry1，表明生物钟节律紊乱。这种上调是RelA依赖性的。

2.8. RSV破坏细胞间上皮-间质信号网络

通过细胞通讯（CellChat）分析推断，RSV-PVLD改变了肺内细胞间的信号交流。与未感染组相比，RSV感染后，缺氧诱导因子1（Hif1）阳性的周细胞成为突出的信号“发送者”，并且血管生成素样蛋白4（ANGPTL4）信号通路显著富集。

2.9. RSV扰乱间质-上皮ANGPTL信号

分析显示，在RSV感染后，ANGPTL4信号交流显著增强，特别是从Hif1⁺周细胞和成纤维细胞指向aAT2细胞。实验验证证实，RSV感染显著上调了肺组织和肺泡灌洗液（BALF）中ANGPTL4的mRNA和蛋白水平，且其蛋白具有抑制脂蛋白脂酶（LPL）的生物学活性。这些上调均受到RelA CKO的抑制。免疫荧光显示ANGPTL4与周细胞标志物HIGD1B共定位。

结论与讨论

本研究系统阐明了Scgb1a1⁺上皮祖细胞中RelA信号在RSV感染后慢性肺部疾病中的核心作用。主要结论是：RSV-PVLD至少部分由Scgb1a1⁺上皮祖细胞中的RelA信号传导介导，该信号驱动这群细胞向非典型、分化中间的aAT2细胞状态转变，并扰乱上皮-间质生态位。这种扰乱表现为生物钟基因（如Nr1d1/2和Bmal）的协同上调，以及间质细胞（特别是周细胞）来源的ANGPTL4信号通路异常激活。

其重要意义在于：首先，该研究将急性病毒感染的固有免疫应答与慢性肺组织重塑直接联系起来，明确了上皮细胞自身的内在信号（RelA）是决定长期预后的关键因素之一。其次，研究发现了RSV-PVLD中一个此前未被重视的特征——生物钟基因的广泛失调，这为理解病毒感染后遗症与昼夜节律紊乱的关联提供了新线索。最后，研究鉴定出ANGPTL4作为一个由RelA信号上游调控、在病变生态位中异常活化的关键信号分子，为开发干预RSV慢性后遗症的潜在治疗靶点（如RelA通路或ANGPTL4）提供了理论依据。总之，这项工作揭示了RSV-PVLD是一个由失调的上皮-间质生态位驱动的、时空协调的多细胞修复反应的结果，深化了对病毒感染后慢性肺部疾病机制的理解。