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American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine | IL-13诱导气道重塑并可被dupilumab部分逆转

American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine | IL-13诱导气道重塑并可被dupilumab部分逆转
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本研究揭示了IL-13在严重哮喘气道上皮重塑中的关键作用,并发现dupilumab可部分恢复纤毛生成与功能,为靶向治疗提供新机制。

 

文献概述

本文《Increased Muc5AC and Decreased Ciliated Cells in Severe Asthma Partially Restored by Inhibition of IL-4Ra Receptor》,发表于《American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine》杂志,回顾并总结了严重哮喘患者气道上皮中Muc5AC表达上调和纤毛细胞减少的现象,并进一步研究了IL-13在体外诱导气道上皮重塑的作用以及抗IL-4Ra受体抗体dupilumab的干预效果。

背景知识

哮喘是一种慢性气道炎症性疾病,其特征包括气道重塑、上皮增厚、杯状细胞化生、纤毛减少及平滑肌增生等,这些结构变化与慢性气道阻塞和高反应性相关。在哮喘的T2炎症表型中,IL-13是驱动杯状细胞化生和粘液高分泌的关键因子。尽管已有靶向治疗(如dupilumab)用于抑制IL-13信号通路,但其在气道上皮重塑中的具体作用机制尚不完全清楚。本研究通过体外气液界面(ALI)培养系统,深入探讨了IL-13对气道上皮重塑的影响,并评估dupilumab对粘蛋白表达和纤毛功能的调节作用。研究为哮喘的精准治疗提供了新的分子机制线索,同时也揭示了dupilumab在体外模型中部分逆转IL-13诱导的气道重塑的潜力。

 

基因敲除小鼠:为研究IL-13及哮喘相关基因提供精准模型,支持基础研究、疾病模型构建及药物开发。

 

研究方法与实验

本研究纳入了SARPIII队列中的51名受试者(22例严重哮喘,11例非严重哮喘,18例健康对照),采集其支气管活检和刷检样本,进行Muc5AC和Foxj1等纤毛相关蛋白的免疫组化和RNA测序分析。此外,研究者利用健康与哮喘患者来源的支气道上皮细胞,在体外气液界面(ALI)培养系统中添加IL-13(5或50 ng/ml)以模拟炎症微环境,并评估dupilumab对粘蛋白表达、纤毛生成、纤毛摆动频率(CBF)及上皮电阻(TEER)的影响。

关键结论与观点

  • 严重哮喘患者的支气管活检显示Muc5AC表达显著升高,而纤毛细胞(Foxj1+)数量减少,且这一变化在RNA测序中得到验证。
  • IL-13在体外培养中可诱导健康和哮喘细胞系中Muc5AC上调,同时减少纤毛表达并降低上皮完整性(TEER)。
  • Dupilumab在体外可显著恢复纤毛表达和纤毛摆动频率(CBF),但对Muc5AC的抑制效果有限。
  • 研究还发现,严重哮喘患者的纤毛相关基因(如SPAG6、DNALI1)表达下调,且与Muc5AC表达呈负相关。
  • 在IL-13高剂量处理下,dupilumab对纤毛功能的恢复效果减弱,提示其作用可能具有剂量依赖性。

研究意义与展望

该研究为哮喘气道重塑提供了新的分子机制证据,并强调了IL-13在粘液分泌和纤毛功能中的核心作用。Dupilumab作为IL-4Ra受体阻断剂,虽不能完全抑制Muc5AC表达,但可部分恢复纤毛功能,提示其在改善粘膜纤毛清除方面具有治疗潜力。未来可进一步在体内模型中验证dupilumab对气道重塑的长期影响,并探索联合治疗策略以增强其疗效。

 

基因敲入与人源化小鼠模型:构建组织特异性或条件性表达模型,用于哮喘相关基因功能与调控研究。

 

结语

本文系统分析了IL-13在哮喘气道上皮重塑中的作用,并评估了dupilumab的干预效果。研究发现,严重哮喘患者的气道上皮中Muc5AC表达上调,而纤毛细胞数量及功能下降。体外实验显示,IL-13可显著诱导粘液分泌并抑制纤毛生成,而dupilumab可部分恢复纤毛表达和功能。这些结果支持IL-13在哮喘气道重塑中的关键作用,并提示靶向IL-4Ra受体可能有助于改善气道纤毛功能。尽管dupilumab在降低粘蛋白表达方面效果有限,但其对纤毛功能的恢复作用为未来哮喘治疗提供了新的靶点。本研究为哮喘的精准治疗和IL-13信号通路的干预策略提供了重要的实验依据,也为后续临床研究和药物开发奠定了基础。

 

文献来源:
Jonathan Boomer, Jiwoong Choi, Alexander Alsup, Kenneth B Schechtman, and Mario Castro. Increased Muc5AC and Decreased Ciliated Cells in Severe Asthma Partially Restored by Inhibition of IL-4Rα Receptor. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.
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