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烟草烟雾通过激活巨噬细胞介导的焦亡诱导小鼠骨骼肌萎缩

 

Authors Tan Y, Ye Y, Huang C, Li J, Huang L, Wei X, Liang T, Qin E, Xiong G, Bin Y

Received 9 October 2024

Accepted for publication 7 February 2025

Published 19 February 2025 Volume 2025:18 Pages 2447—2464

DOI https://doi.org/10.2147/JIR.S497631

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Editor who approved publication: Dr Tara Strutt

摘要

目的:烟草烟雾(Cigarette Smoke, CS)暴露引发的骨骼肌萎缩是慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)的主要肺外并发症之一。 CS激活的巨噬细胞和细胞焦亡在骨骼肌萎缩中发挥关键作用,但其具体的分子机制尚不清楚。本研究旨在探讨细胞焦亡和激活的巨噬细胞在CS诱导的骨骼肌萎缩中的作用及其机制。

方法:在体内实验中,将小鼠暴露于烟草烟雾24周,构建肺气肿小鼠模型。在体外实验中,将C2C12小鼠骨骼肌细胞与RAW264.7巨噬细胞共培养,通过Western blottingRT-PCRELISA等方法检测细胞焦亡相关标志物的表达,以研究烟草烟雾提取物(Cigarette Smoke Extract, CSE)激活的巨噬细胞对骨骼肌萎缩和焦亡的作用机制。

结果:在体内实验中,CS诱导的小鼠腓肠肌萎缩伴随着焦亡相关标志物的显著增加,包括NLRP3炎症小体、cleaved-caspase-1GSDMDN端结构域(GSDMD-N)和白细胞介素-18IL-18)。这些结果表明,细胞焦亡与CS诱导的骨骼肌萎缩密切相关。在体外实验中,CSE激活的巨噬细胞促进骨骼肌细胞焦亡增强,并诱导肌管萎缩。进一步研究表明,巨噬细胞分泌的TNF-α是骨骼肌细胞焦亡的关键启动因子,且这一过程通过TNF-α激活TNFR1/NLRP3/caspase-1/GSDMD信号通路介导。

结论:CSE激活的巨噬细胞释放的TNF-α可通过激活TNFR1/NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路促进骨骼肌焦亡,这可能是导致骨骼肌萎缩的重要机制。这些发现为深入理解COPD患者骨骼肌萎缩的发病机制提供了新的见解。

关键词:烟草烟雾,慢性阻塞性肺疾病,骨骼肌萎缩,巨噬细胞,细胞焦亡

广西医科大学第二附属医院