别再吸烟了！南京医科大学刘起展/吴艳/卞涛团队揭示circADAMTS6通过驱动M2巨噬细胞极化参与吸烟诱导肺气肿的作用机制

香烟烟雾( CS )是一种室内环境污染物，是引起慢性阻塞性肺疾病( COPD )病理特征肺气肿的危险因素。表观遗传机制，包括非编码RNA、DNA修饰和组蛋白修饰，在与吸烟相关的各种疾病中发挥作用。然而，吸烟引起的不良反应的具体分子机制仍有待阐明。

2024年6月21日，南京医科大学刘起展/吴艳/卞涛教授团队在Environment International（IF 11.8）上在线发表了题为“circADAMTS6 via stabilizing CAMK2A is involved in smoking-induced emphysema through driving M2 macrophage polarization ”的文章。研究证明了circADAMTS6通过驱动M2巨噬细胞极化参与CS诱导的肺气肿，circADAMTS6驱动的M2极化是吸烟相关肺气肿的潜在靶点。

研究结果

1、在CSE处理的巨噬细胞中，circADAMTS6的水平升高

作者研究发现M2巨噬细胞在吸烟相关肺气肿中比例增加，且吸烟相关肺气肿中存在蛋白酶/抗蛋白酶失衡和M2型巨噬细胞极化诱导的弹性蛋白降解。为探索环状RNA在巨噬细胞中的作用，作者对暴露于0%或4% CSE的巨噬细胞THP-Ms进行了circRNA测序，发现与对照组相比，45个circRNA表达发生了变化。实验验证发现在CSE（香烟提取物）处理的巨噬细胞中，circADAMTS6和circAPBB1IP以浓度依赖性的方式升高，但circADAMTS6变化最为显著，因此作者选择circADAMTS6进行进一步的验证和功能实验。circADAMTS6是通过THP-Ms和BMDMs中ADAMTS6基因外显子2-7的反向剪接形成的。扩增circADAMTS6的不同引物仅在cDNA中检测到而在gDNA中检测不到，并且从cDNA中扩增的circADAMTS6对RNase R具有抗性，circADAMTS6的表达比线性ADAMTS6 mRNA更稳定。此外，circADAMTS6主要定位于THP-Ms的细胞质中。在吸烟者和COPD吸烟者的肺组织中，circADAMTS6的表达升高，且主要定位于CD68⁺巨噬细胞。以上结果表明，在CSE处理的巨噬细胞中，circADAMTS6的表达丰富且稳定。进一步研究发现在CSE处理的巨噬细胞中，circADAMTS6参与M2极化和蛋白酶/抗蛋白酶失衡。

2、circADAMTS6通过CAMK2A激活CREB，在CSE处理的巨噬细胞中驱动M2极化

为了阐明circADAMTS6在CS诱导的M2巨噬细胞极化中的作用机制，作者对转染或不转染circADAMTS6 siRNA的CSE处理的THP- Ms进行了RNA测序。结合生物信息学分析以及实验证明了在CSE处理的巨噬细胞中，circADAMTS6通过CAMK2A激活CREB。进一步研究证实了circADAMTS6和CAMK2A mRNA 3'UTR之间的相互作用，circADAMTS6通过影响CAMK2A mRNA的稳定性来调节CAMK2A的表达。机制研究表明circADAMTS6与IGF2BP2相互作用增强CAMK2A mRNA的稳定性，并通过形成circADAMTS6/IGF2BP2/CAMK2A RNA-蛋白三元复合物提高CAMK2A水平。作者进一步评估了circADAMTS6介导的巨噬细胞cAMP信号通路激活和M2极化的影响，发现在CSE处理的巨噬细胞中，circADAMTS6通过CAMK2A激活CREB，驱动M2极化，促进蛋白酶/抗蛋白酶失衡和弹性蛋白降解增加。

3、巨噬细胞中的circADAMTS6靶点通过M2极化抑制CS诱导的小鼠肺气肿

为研究circADAMTS6对CS诱导肺气肿小鼠的影响，作者使用AAV9-circADAMTS6 shRNA靶向小鼠肺组织中的巨噬细胞，免疫荧光染色和qRT-PCR证实了AAV9- circADAMTS6 shRNA的敲减效果。与体外实验一致，沉默circADAMTS6可降低小鼠肺组织中CAMK2A和p-CREB的蛋白水平。免疫荧光染色显示，在小鼠肺巨噬细胞中，沉默circADAMTS6阻断了CS诱导的F4/80⁺CD206⁺ M2巨噬细胞数量的增加，CD206⁺ M2巨噬细胞中MMP12⁺细胞数量减少。circADAMTS6的沉默阻断了CS诱导的蛋白酶/抗蛋白酶失衡，并且阻断了CS引起的弹性蛋白降解以及肺泡壁的破坏和平均弦长的增强。以上结果表明，在小鼠中靶向circADAMTS6可以抑制M2巨噬细胞极化并保护CS诱导的肺气肿。

本研究表明，circADAMTS6驱动的M2型巨噬细胞极化在CS诱导的肺气肿中具有重要功能。在CS暴露下，升高的circADAMTS6与IGF2BP2相互作用，形成circADAMTS6/IGF2BP2/CAMK2A RNA-蛋白质三元复合物，增强CAMK2A mRNA的稳定性。随后，升高的CAMK2A激活CREB促进巨噬细胞的M2极化，导致蛋白酶/抗蛋白酶失衡和弹性蛋白降解，从而触发肺气肿。此外，在吸烟者和COPD吸烟者的血清中，circADAMTS6水平升高，且与肺功能呈负相关。因此，circADAMTS6可能是CS诱导的肺气肿的诊断和/或治疗标志物。