慢性阻塞性肺疾病（COPD）是一种具有较高发病率和死亡率的全球性疾病，以持续性的慢性气道炎症和气流受限为特征，吸烟及其产生的香烟烟雾（CS）是最主要的风险因素。COPD慢性气道炎症机制复杂，涉及多种免疫细胞和细胞因子，是导致气道重塑和肺损伤的重要病理基础。现有疗法虽能缓解COPD症状，但无法从根本上阻止疾病进展，其原因在于慢性气道炎症在戒烟或规律治疗后依然持续发展。

COPD患者肺组织中性粒细胞浸润显著升高。中性粒细胞在刺激下可释放胞外诱捕网（NETs），其主要成分DNA具有强免疫性，在稳定期和急性加重期COPD患者痰液中水平升高，并与患者气流受限和气道微生物多样性相关。然而，NETs在COPD持续性气道炎症中的具体机制和潜在治疗价值尚不清楚。

本研究假设在COPD中，CS可能刺激大量浸润的中性粒细胞释放含有氧化损伤DNA的NETs，这些NET-DNA通过绑定气道上皮细胞中的DNA模式识别受体环鸟苷酸-腺苷酸合酶（cGAS）或Toll样受体9（TLR9），激活下游核因子-κB（NF-κB）依赖性的免疫-炎症反应，从而参与长期吸烟诱导的COPD持续性气道炎症。

为了验证这一假设，本研究团队设计多项研究内容（图1）：通过分离人外周血中性粒细胞，研究了CSE刺激其释放NETs的作用和机制，分析了NETs-DNA的成分来源；继而研究了NETs-DNA对气道上皮细胞、树突状细胞功能的影响，及cGAS/TLR9信号通路在其中的作用。利用基因敲除小鼠、药物干预等手段，在COPD小鼠模型中验证NETs对气道炎症的作用及其与NF-κB相关炎症因子、Type-I IFNs表达的关系。最后，对比COPD患者与健康人群BALF临床样本，评估NETs成分的变化，及其与疾病严重度、NF-κB相关炎症因子和Type-I IFNs表达水平的相关性，综合评价NETs在COPD持续性气道炎症中的作用。

图1　整体研究内容设计思路

研究结果发现：①COPD患者的中性粒细胞在CSE刺激下具有更强的释放NETs（CSE-NETs）的能力，这一过程主要依赖线粒体呼吸链；CSE-NETs相较于其他NETs诱导剂所刺激的NETs，含有更高比例的线粒体DNA（更少比例的核/染色质DNA），且CSE-NETs中含有高水平的氧化损伤DNA（NETs-DNA）（图2）。②NETs-DNA促进了人气道上皮细胞增殖、NF-κB相关细胞因子和Type-I IFNs的表达和分泌，并促进了人树突状细胞的成熟。这些效应在沉默或抑制DNA传感器cGAS或TLR9后缓解或逆转。③使用cGAS^−/−, TLR9^−/−基因敲除小鼠在体内阻断NETs-DNA的感应、使用mitoTEMPO抑制NETs生成、使用DNase I降解NETs，均可降低经鼻烟熏诱导的COPD小鼠模型中NETs的浸润、NF-κB相关炎症因子的表达，缓解其气道炎症、气流受限和肺气肿程度。④NETs浸润的严重程度与COPD小鼠模型气道炎症、肺功能损害程度相关；且COPD患者BALF中，NETs的主要成分（MPO、NE）水平或活性，与NF-κB依赖性细胞因子水平相关，但与Type-I IFNs水平无关联。

图2　CSE诱导NETs释放过程依赖于线粒体活性氧（mtROS）和线粒体呼吸链

本研究阐明了CS诱导的NETs通过cGAS和TLR9模式识别受体激活NF-κB依赖性自免疫反应，从而参与COPD持续性气道炎症的作用和机制，并探索了以NETs或其cGAS/TLR9-NF-κB感应途径为靶点的COPD潜在治疗策略的有效性和可行性（图3）。

图3　NETs通过“自免疫”形式促进COPD气道炎症持续发展的可能机制

胡清华教授：慢性阻塞性肺病（COPD）是严重危害人类健康的世界性重大慢性疾病，在我国的发病率和危害尤为严重。持续性气道炎症作为COPD关键发病环节，其分子机制和干预治疗的作用长期不明。文富强教授课题组最新的原创性研究揭示：COPD患者肺组织中显著增多的中性粒细胞在香烟烟雾提取物刺激下可通过NETosis这种程序性死亡生成中性粒细胞胞外诱捕网（NETs），其主要骨架成分氧化损伤DNA继而通过DNA模式识别受体cGAS和TLR9激活气道上皮细胞NF-κB依赖的免疫-炎症响应，以“自免疫”形式促进COPD持续性气道炎症的发生发展。文富强教授课题组采用了多维度且互补性强的研究设计，涵盖了体外人源细胞实验、动物模型构建以及临床样本的深入分析，从多个层次为阐释NETs参与COPD的作用机制提供了全方位的证据，并为针对NETs-DNA及其感应途径cGAS/TLR9-NF-κB为靶点的COPD治疗提供了全新靶点。

慢性气道炎症是COPD的重要病理基础；NETs在多种自免疫疾病中的作用被日益揭晓，COPD患者中NETs水平显著增高，但其参与COPD气道炎症的机制尚未阐明。本课题组长期致力于COPD慢性气道炎症的分子病理机制及干预治疗研究，由这一关键科学问题出发，课题组基于在该领域的长期积累，提出了创新的科学设想，并从多个维度设计了翔实的研究方案，通过有机整合基础研究与临床资源，围绕NETs在COPD发病中的作用机制进行了全方位的研究，发挥了课题组的优势与长处。

Signal Transduction and Targeted Therapy主要关注重大临床疾病发病中信号转导机制和靶向治疗相关的基础和临床研究，与本研究主题相契合。该期刊对论文的创新性、科学性、完整性及数据图片风格统一性有较高的要求。研究论文共经历一次大修、一次小修，在首次投稿2个月后，有3位审稿人在给予正面评价的同时，对实验证据链、讨论全面性等提出了专业且具有建设性的意见。课题组通过补充实验并对文稿进行逐条认真大修后，其中一位审稿人对数据展示形式提出了进一步的要求，小修后经评审专家一致认定适于发表，从投稿到正式接收历时10个月。

四川大学华西医院呼吸病学研究室简介

依托四川大学华西临床医学院/四川大学华西医院，在生物治疗全国重点实验室魏于全院士的大力支持下，文富强教授于2003年创办了四川大学华西医院呼吸病学研究室。作为支撑华西医院呼吸病学国家重点学科不断发展进步的重要平台，研究室长期致力于呼吸疾病的基础与应用基础研究。在团队成员的共同努力下，已获得国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金重点项目、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等重要科研项目支持，对肺及气道炎症、肺损伤与重塑的分子病理机制及干预治疗进行了一系列创新性研究。研究室还多次成功主办或承办慢阻肺和呼吸疾病相关的国际会议，积极推动学术交流与合作。研究室在人才培养、科研项目承担、科研论著发表等方面均位居全国前列。目前研究室正紧密围绕国家战略需求，立足全球科技发展前沿，致力于开展具有创新性的临床及基础研究，力求解决关键科学问题，并持续产出高质量研究成果，积极参与呼吸系统疾病研究领域的国际竞争。