脓毒症是一种以器官功能衰竭为特征进而危及生命的综合征，占全球所有死亡人数的19.7%，通常伴有乳酸血症和急性肺损伤（acute lung injury， ALI）。急性肺损伤是脓毒症患者死亡的主要原因，全面了解急性肺损伤在脓毒症中的潜在机制对于制定有效的治疗策略至关重要。
冷诱导RNA结合蛋白（CIRP）参与调节各种细胞应激反应、应激适应和炎症。脂多糖处理可使冷诱导RNA结合蛋白从细胞核转移到细胞质，随后通过溶酶体和外泌体释放到细胞外。然而，脓毒症中冷诱导RNA结合蛋白调控和易位机制仍有待研究。
2024年10月28日，美国宾夕法尼亚州匹兹堡大学医学院范杰教授联合南方医科大学深圳医院刘友坦教授在Military Medical Research（IF=16.7）上发表了题为“Mechanism of lactic acidemia-promoted pulmonary endothelial cells death in sepsis: role for CIRP-ZBP1-PANoptosis pathway”的研究论文。本研究揭示乳酸血症通过促进巨噬细胞中冷诱导RNA结合蛋白的乳酸化及其后续释放，经由 CIRP-ZBP1-PANoptosis 通路加剧急性肺损伤的机制，为脓毒症引起的急性肺损伤诊断和治疗提供了新视角。景杰生物为该研究提供乳酸化修饰泛抗体支持。
01
乳酸化修饰促进冷诱导RNA结合蛋白分泌
研究人员使用脓毒症小鼠模型发现，与假手术组相比，脓毒症模型小鼠血浆中乳酸和冷诱导RNA结合蛋白水平显著增加、肺损伤更为显著，而草酸钠（乳酸脱氢酶的特异性抑制剂）可显著减弱该现象，表明冷诱导RNA结合蛋白表达升高与乳酸水平和脓毒症诱导的急性肺损伤严重程度相关。
进一步肺组织分析发现巨噬细胞中冷诱导RNA结合蛋白表达显著上调，多种实验确认了激活转录因子4（ATF4）在脂多糖刺激下调节冷诱导RNA结合蛋白水平。脂多糖增加细胞外冷诱导RNA结合蛋白的水平可被草酸钠逆转，表明脓毒症诱导乳酸在巨噬细胞内积累，导致冷诱导RNA结合蛋白的乳酸化，从而促进其从细胞核到细胞质的易位及其随后的释放。
图1 乳酸化促进脓毒症中冷诱导RNA结合蛋白释放
02
脂多糖和胞外冷诱导RNA结合蛋白诱导的泛凋亡
研究人员发现用动力蛋白抑制剂处理细胞可有效阻断冷诱导RNA结合蛋白内化，证实其运输需要动力蛋白依赖性途径。用CIRP-GFP 处理TLR2−/−和TLR4−/−小鼠肺血管内皮细胞，结果显示缺乏TLR4阻止了冷诱导RNA结合蛋白的内化，表明冷诱导RNA结合蛋白内化依赖于TLR4。
脂多糖和重组冷诱导RNA结合蛋白联合处理显著放大了细胞焦亡和细胞凋亡的激活，并形成泛凋亡小体，表现出多种形式的细胞死亡，表明细胞外冷诱导RNA结合蛋白在介导小鼠肺血管内皮细胞泛凋亡中的作用。
图2 脂多糖和重组冷诱导RNA结合蛋白诱导的泛凋亡
03
ZBP1 激活RIPK3触发泛凋亡
ZBP1是介导泛凋亡小体形成的上游效应物 ，其介导的信号通路诱导RIPK3与 CASP8和ASC相互作用形成ZBP1泛凋亡小体，响应脂多糖和重组小鼠冷诱导 RNA结合蛋白触发泛凋亡。ZBP1/RIPK3缺失会破坏多蛋白泛凋亡小体，减少细胞死亡。以上证据表明ZBP1激活RIPK3形成泛凋亡小体，在脂多糖和重组冷诱导RNA结合蛋白的作用下触发泛凋亡。
图3 ZBP1激活的RIPK3是泛凋亡所必需的
04
胞外冷诱导RNA结合蛋白阻断ZBP1多泛素化和蛋白酶体降解
研究人员通过组学筛选和免疫共沉淀等实验证实了TRIM32和ZBP1直接互作，进一步检测TRIM32 敲低细胞中ZBP1蛋白水平和蛋白酶体抑制剂MG132处理的对比实验发现，TRIM32 具有促进ZBP1降解的E3泛素连接酶功能。
多种实验表明在脂多糖和重组冷诱导RNA结合蛋白共处理刺激时，冷诱导RNA结合蛋白与ZBP1蛋白结合，而ZBP1与TRIM32的结合降低，表明胞外冷诱导RNA结合蛋白保护ZBP1免受TRIM32介导的泛素化和蛋白酶体降解，从而促进ZBP1介导的细胞死亡。
图4 胞外冷诱导RNA结合蛋白阻断ZBP1多泛素化和蛋白酶体降解
综上所述，该研究揭示了乳酸血症促进巨噬细胞衍生的胞外冷诱导RNA结合蛋白释放新途径，反过来又介导脓毒症诱导的急性肺损伤中ZBP1依赖性肺血管内皮细胞泛凋亡。这一发现为驱动脓毒症相关肺部并发症的分子机制提供了新的见解，并提供了潜在的新治疗策略。
图5 机制图解
文章所用景杰抗体产品：
//小编有话说//
文章亮点：乳酸化蛋白化身“穿梭使者”成为疾病恶化的 “神助攻”
脓毒症通常伴有乳酸血症和急性肺损伤急性肺损伤，研究人员通过蛋白乳酸化修饰和外泌体这两大国自然热点将两种病症联系起来。脓毒症引起细胞内乳酸上升导致冷诱导RNA结合蛋白的乳酸化，促进其从细胞核迁移到细胞质，随后释放到细胞外空间。胞外冷诱导RNA结合蛋白通过内吞途径被肺血管内皮细胞内化，又介导脓毒症诱导的急性肺损伤中ZBP1依赖性肺血管内皮细胞泛凋亡，是蛋白乳酸化修饰加速疾病恶化的新颖机制。
参考文献：
Gong T. et al. 2024. Mechanism of lactic acidemia-promoted pulmonary endothelial cells death in sepsis: role for CIRP-ZBP1-PANoptosis pathway. Mil Med Res.
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