细胞外囊泡介导的肺巨噬细胞神经酰胺向内皮细胞的传递促进慢性阻塞性肺疾病

背景 神经酰胺在香烟烟雾（CS）诱发的慢性阻塞性肺疾病（COPD）中具有有害的细胞自主效应，但其作为细胞间信号在COPD发病机制中的潜在作用仍不清楚。本研究旨在探讨神经酰胺是否通过将代谢应激从肺巨噬细胞传递至内皮细胞（ECs），损害内皮功能，从而协调肺部炎症，作为COPD发展的非细胞自主介质。 方法 我们分析了人肺组织的单细胞RNA测序数据和COPD患者肺泡巨噬细胞（AMs）的批量RNA测序数据，以研究神经酰胺生物合成酶的转录组谱。在人类肺切片、CS暴露小鼠分离的AMs以及香烟烟雾提取物（CSE）处理的巨噬细胞中验证了几个关键酶的表达变化。使用质谱脂质组学定量了巨噬细胞及其细胞外囊泡（EVs）中的神经酰胺水平。通过透射电子显微镜和纳米颗粒追踪分析进一步表征了EVs。在体外使用共培养系统评估了巨噬细胞来源的EVs被ECs摄取及其对内皮屏障的影响，并在体内使用CS暴露的COPD小鼠模型进行了评估。 结果 CS暴露上调了肺巨噬细胞中参与从头神经酰胺生物合成的酶，增加了长链和极长链神经酰胺的水平。这些神经酰胺被包装到EVs中并递送至ECs，在那里它们破坏间隙连接，增加内皮通透性，并损害EC迁移。在肺巨噬细胞中沉默这些参与从头神经酰胺生物合成的酶可以阻断巨噬细胞和ECs之间由EV递送的神经酰胺介导的这种代谢通讯，保护EC功能免受CS暴露的影响。当气管内给予CS暴露小鼠时，这些富含神经酰胺的巨噬细胞来源的EVs通过促进内皮屏障破坏而加剧了COPD。 结论 我们的研究揭示了COPD发病机制中的一种新机制，其中肺巨噬细胞通过富含神经酰胺的EVs将CS诱导的代谢应激传播至ECs，导致内皮屏障功能障碍。这种细胞间通路代表了COPD治疗干预的潜在靶点。