01文章信息
发表杂志名称：Cell Reports Medicine
中文标题：靶向 CD177 + 中性粒细胞的线粒体复合物 I 可减轻肺缺血再灌注损伤
英文标题：Targeting mitochondrial complex I of CD177+ neutrophils alleviates lung ischemia-reperfusion injury
影响因子：10.6
发表日期：2025 年 5 月 20 日
01研究概述
原发性移植物功能障碍（PGD）是肺移植后早期发病和死亡的主要原因，中性粒细胞在其炎症病理过程中起核心作用。本文通过单细胞 RNA 测序和空间转录组学研究肺缺血再灌注损伤（IRI）模型中的中性粒细胞亚型，发现 CD177 + 中性粒细胞是导致肺损伤的活化亚群，可作为预测人类肺移植受者严重 PGD 的早期生物标志物。机制上，CD177/MAC-1 复合物通过与 ILK 相互作用激活 AKT/mTOR 信号通路，上调线粒体复合物 I 基因表达。用线粒体复合物 I 抑制剂 IACS-010759 处理可减少 CD177 + 中性粒细胞活化，减轻小鼠和大鼠模型的肺损伤。该研究为肺 IRI 中 CD177 + 中性粒细胞驱动的炎症提供了全面认识，凸显其在早期诊断和治疗干预方面的潜在价值。
01研究结果
图 1：肺缺血再灌注损伤的单细胞转录组分析
作者使用左肺门夹闭建模再灌注诱导 C57BL6/J 小鼠肺 IRI，对左肺组织细胞悬液进行 scRNA-seq，共保留 43,852 个免疫细胞转录组用于分析。聚类和细胞类型注释后，发现髓系细胞中差异表达基因数量远超其他免疫细胞群体，提示肺 IRI 时固有免疫激活强烈。对比 IRI 和假手术对照组的髓系细胞，发现巨噬细胞和单核细胞迁移到受损肺中且相关基因表达上调，同时主要 T 细胞群体中 Th 和 αβ T 细胞反应及 I 型干扰素产生被激活，参与中性粒细胞招募的关键介质也在活化免疫细胞中富集，免疫组化染色证实了中性粒细胞丰度增加。接着，作者聚焦 2,973 个肺相关中性粒细胞（LAN），其基因表达模式划分出 5 种转录不同状态，其中 LAN3 在 IRI 组显著升高，DEGs 和 GO 富集分析表明 LAN3 参与超氧阴离子生成和细胞杀伤，且具有最高的颗粒评分，特异性表达炎症相关基因，尤其是 Cd177。（图 1A-1J）
该图表明，肺 IRI 小鼠表现出明显的固有免疫激活和显著的中性粒细胞浸润，LAN3 中的 Cd177 可能参与肺 IRI 时中性粒细胞的活化过程。
图 2：富集的 Cd177 + 中性粒细胞是小鼠模型中肺缺血再灌注损伤的关键因素
作者运用 Stereo-seq 验证 scRNA-seq 数据结论，通过核酸染色图像的分水岭算法进行单细胞分割，在免疫浸润区域检测到 Cd177 转录水平升高，且与特定颗粒基因和模式识别蛋白共表达。提取 Cd177 + 和 Cd177 - 中性粒细胞分析，发现 Cd177 + 中性粒细胞中与急性反应、白细胞介素 - 1 和肿瘤坏死因子 α 产生相关的转录本富集，免疫荧光观察到损伤的 IRI 肺区域中 Cit-H3、CD177 和 Ly6G 共定位。为进一步研究，作者构建了中性粒细胞中特异性缺失 Cd177 的小鼠模型，体外实验显示人及小鼠 CD177 缺陷型中性粒细胞 ROS 产生减少，CD177 + 中性粒细胞在 PMA 诱导下更易形成 NETs 且双链 DNA 产量更高。在肺 IRI 模型中，Cd177 缺陷型小鼠左肺损伤轻微，结构完整，几乎无肺泡水肿或透明膜形成，NETs 浸润缺失，肺功能损伤减轻。（图 2A-2I）
该图说明，Cd177 + 中性粒细胞是功能活化群体，在肺 IRI 发病机制中起重要作用，Cd177 基因缺失可有效改善肺损伤并保留功能。
图 3：CD177 + 中性粒细胞可预测 3 级原发性移植物功能障碍
作者对 IRI 小鼠血液中的中性粒细胞进行 scRNA-seq，发现外周血中性粒细胞存在四个不同群体，其中 PBN3 在 IRI 组显著富集，其特征与 LAN3 一致，且 PBN3 和 LAN3 的骨髓接近度得分最高，发育阶段最不成熟。分析人类肺移植受者血液样本发现，虽然中性粒细胞与淋巴细胞比值（NLR）在肺移植后升高，但在 0 - 2 级和 3 级 PGD 组均升高，而 CD177 + 细胞在中性粒细胞中的百分比仅在 3 级 PGD 患者中增加。通过计算移植后 4 小时与移植前 CD177 + 细胞百分比的变化（ΔCD177+ neutrophils）评估预测能力，结果显示 ΔCD177+ neutrophils 在 3 级 PGD 组显著更高，具有优秀的预测能力（AUC = 0.871）。（图 3A-3I）
该图表明，循环中 CD177 + 中性粒细胞在移植后 4 小时的快速增加可作为严重 PGD 的早期诊断指标。
图 4：CD177 + 中性粒细胞具有增强的线粒体氧化磷酸化和电子传递活性
作者利用 scMetabolism 评估小鼠中性粒细胞 scRNA-seq 数据的代谢途径活性，发现 LAN3 中氧化磷酸化（OXPHOS）和碳水化合物代谢显著富集，其 OXPHOS 和电子传递链基因得分最高。对人和小鼠中性粒细胞进行蛋白质组分析，GO 通路分析表明 OXPHOS 是 CD177 + 细胞中上调蛋白最富集的通路之一，且人类 CD177 + 细胞中线粒体复合物 I 亚基水平增加，线粒体嵴宽度增大，氧消耗率（OCR）更高。进一步研究发现，CD177 与整合素 αMβ2 相互作用增加线粒体 ROS，ILK 是 CD11b 相互作用组中的关键因素，CD177/MAC-1 复合物通过 ILK 激活 AKT/mTOR 信号通路，上调线粒体复合物 I 基因转录，促进 OXPHOS。（图 4A-4L）
该图显示，CD177 + 中性粒细胞通过激活线粒体复合物 I 启动 OXPHOS 机制，CD177/MAC-1/ILK 复合物在其中起到重要调控作用。
图 5：线粒体复合物 I 抑制剂 IACS-010759 减轻肺缺血再灌注损伤
作者评估线粒体复合物 I 抑制剂 IACS 对 CD177 + 中性粒细胞的抗炎效果，发现 20 和 50 nM IACS 显著降低人 CD177 + 中性粒细胞的 OCR，减少线粒体 ROS、NET 形成及相关蛋白表达。在小鼠实验中，给予 1 mg/kg IACS 预处理可显著减轻肺损伤评分，scRNA-seq 显示 IACS 处理组 Cd177 + 细胞比例显著降低，OXPHOS、ETC 和脱颗粒基因得分下降。在大鼠左肺移植模型中，IACS 处理减少了移植肺的损伤，改善了肺功能，减少了浸润的中性粒细胞和 NETs。（图 5A-5I）
该图说明，靶向 OXPHOS 通过抑制线粒体复合物 I 是减轻肺 IRI 的可行治疗策略，IACS 可在体内外抑制 Cd177 + 中性粒细胞活化。
** 本文通过多种实验技术对肺缺血再灌注损伤（IRI）进行研究。** 在机制方面，发现 CD177 + 中性粒细胞是肺 IRI 中的关键致病因素，其通过 CD177/MAC-1/ILK 复合物激活 AKT/mTOR 轴，增加线粒体复合物 I 表达，促进炎症和中性粒细胞胞外陷阱形成。在临床应用方面，血液中 CD177 + 中性粒细胞可作为预测严重原发性移植物功能障碍（PGD）的早期生物标志物，且靶向线粒体复合物 I 的抑制剂 IACS-010759 在小鼠和大鼠模型中均能有效减轻肺 IRI 症状。然而，研究存在一定局限性，如小鼠模型的局限性、单中心研究的局限性以及抑制剂的非特异性等。总体而言，该研究为肺 IRI 和 PGD 的研究提供了新的方向和潜在的诊断、治疗靶点。
