摘要：近日，华中科技大学同济医学院附属同济医院谢敏教授团队与深圳大学董海峰教授团队合作在ACS Nano杂志上在线发表了题为Targeted knockdown of epithelial estrogen receptor α to mitigate ferrop
近日，华中科技大学同济医学院附属同济医院谢敏教授团队与深圳大学董海峰教授团队合作在ACS Nano杂志上在线发表了题为Targeted knockdown of epithelial estrogen receptor α to mitigate ferroptosis and epithelial-mesenchymal transition in eosinophilic asthma的研究成果。本研究在系统揭示雌激素受体α(ERα)在气道上皮细胞中上调铁死亡从而诱导上皮间充质化（EMT）并最终导致气道重塑的基础上，构建了一种细胞膜仿生纳米靶向递送siRNA药物（siRNA(ERα)@MSN@CM）的纳米平台系统，并在细胞与小鼠活体实验中验证了其治疗哮喘的有效性和安全性。
研究首次证明，靶向气道上皮细胞的雌激素受体敲减可以有效抑制哮喘的气道上皮铁死亡、降低气道重塑发生的风险，为哮喘的治疗提供了新的策略，具有重要的科学意义与临床转化价值。
哮喘是一种全球高发的慢性气道炎症性疾病，哮喘患病率在世界范围内呈增长态势，其中约有10%～15%患者发展为可导致残疾和死亡的严重哮喘，这为临床治疗与管理带来了巨大挑战。临床研究表明，女性的哮喘发病率高于男性，女性的严重哮喘发病率是男性的两倍。本团队前期研究表明，哮喘患者支气管上皮细胞的ERα表达增加，通过促进EMT导致气道重塑。然而，在哮喘动物模型中，ERα系统敲除的哮喘小鼠与野生型小鼠相比表现出更高的气道高反应性，在ERα敲除的哮喘小鼠中，稳态雌激素增加粘液和气道阻力，但减少了嗜酸性粒细胞和2型先天淋巴样细胞。这些看似矛盾的发现强调了ERα在参与哮喘发病机制的各种细胞中的多方面作用，提示全身性ERα抑制可能不适合缓解哮喘进展，凸显气道上皮局部抑制ERα的关键性和潜在价值。
该研究通过分析101例哮喘患者和16例健康对照的诱导痰样本，发现嗜酸性哮喘（EA）患者的痰液中嗜酸性粒细胞铁死亡（以4-HNE为标志）比例显著高于非嗜酸性哮喘（NEA）和健康组，且铁死亡水平与肺功能指标FEV1%预测值呈负相关，并与哮喘病程正相关；同时，铁死亡与痰液中ERα阳性细胞比例及ERα mRNA表达呈显著正相关，而ERα升高可能通过促进铁死亡加剧肺功能损伤，多因素分析进一步表明ERα是EA患者肺功能受损的独立风险因素，提示靶向ERα或铁死亡通路或为哮喘治疗提供新方向。
研究表明，来自诱导痰液的嗜酸性细胞中铁死亡水平的升高与肺功能负相关，而EMT则介导了肺功能的损伤。我们假设，铁死亡的嗜酸性细胞能够增强支气管上皮细胞（BEAS-2B）中ERα的表达、铁死亡和EMT。通过电镜观察，发现与正常的dEoL-1细胞共培养的BEAS-2B细胞呈现线粒体体积和内膜减少的现象，而与铁死亡的dEoL-1细胞共培养时，线粒体的损伤更为明显。共培养后，BEAS-2B细胞中ERα、转铁蛋白受体（TFRC）、细胞内Fe2+水平及膜过氧化水平均显著增加，细胞活力显著下降，但使用铁死亡抑制剂可有效逆转这一过程。此外，铁死亡的dEoL-1细胞的共培养显著增加了BEAS-2B细胞中纤连蛋白和波形蛋白的表达，E-钙黏蛋白表达则显著降低，提示促使EMT的增强。进一步研究发现，铁死亡抑制剂Fer-1不仅能减少ERα的上调，还能逆转EMT相关的蛋白表达变化，表明铁死亡的嗜酸性细胞通过铁死亡途径提升ERα水平并促进BEAS-2B细胞的EMT。
研究团队设计了一种包覆气道上皮细胞膜的介孔硅纳米粒子（MSN@CM），以实现靶向递送siRNA并减少ERα表达。经过一系列表征，研究发现MSN@CM在BEAS-2B细胞中具有高选择性和良好的细胞相容性。加载siRNA后，siRNA(ERα)@MSN@CM能够显著逆转由铁死亡诱导的TFRC蛋白水平升高、细胞内Fe²⁺水平升高和细胞活力降低。同时，该处理还能有效逆转上皮细胞中纤连蛋白的增加。结果表明，敲减ERα能够减少TFRC和Fe²⁺水平，从而保护气道上皮细胞免受铁死亡的影响，并通过抑制由IL-4和EGF共同激活的MAPK通路，防止EMT的进展。这些发现表明，siRNA(ERα)@MSN@CM通过调节铁死亡和EMT，具有预防哮喘气道重塑的潜力。
本研究通过对小鼠哮喘模型进行实验，探讨了气道上皮细胞靶向递送siRNA(ERα)@MSN@CM的疗效。研究表明，标记的MSN@CM主要集中在上皮区域，与对照组相比，荧光信号显著增强，证明其能够有效靶向支气管上皮细胞。
使用OVA诱导的哮喘模型显示，气道干预siRNA(ERα)@MSN@CM后，ERα蛋白水平显著降低，且相比对照组，哮喘小鼠的气道炎症、铁死亡和气道重塑水平都有显著改善。研究发现，在慢性哮喘模型中，siRNA(ERα)@MSN@CM能够有效逆转气道厚度、铁死亡水平和肺部纤维化的增加，并恢复呼吸功能。此外，研究结果表明，该药物对小鼠没有明显的毒性。因此，siRNA(ERα)@MSN@CM显示了在哮喘治疗中的潜在应用前景。
总结
研究团队构建并合成了一种细胞膜仿生纳米靶向递送系统，该系统利用“同源靶向”特性精准识别气道上皮细胞，并通过负载的小干扰RNA靶向敲减上皮细胞中的ERα。在小鼠哮喘模型中，气道上皮细胞的ERα水平降低了82 %，小鼠的气道炎症、粘液分泌量和气道厚度均显著降低，呼吸能力得到显著改善。同时，靶向的小干扰RNA递送避免了潜在的脱靶效应所导致的系统性风险，在为期一个月的活体安全评估中未观察到任何器官损伤或血清标志物的异常。本研究证明了靶向递送小干扰RNA纳米药物在哮喘治疗中的有效性和安全性，为哮喘的治疗提供了一种新的潜在药物。本研究设计的纳米药物已申请国家发明专利。
华中科技大学同济医学院附属同济医院助理研究员张微云、南昌大学第一附属医院主治医师张圣丁为论文的共同第一作者，华中科技大学同济医学院附属同济医院谢敏教授、深圳大学董海峰教授为论文的共同通讯作者。
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来源：呼吸界一点号