诸如SARS-CoV-2和肺炎链球菌等病原体会引发严重的肺炎，如果气道随后充满液体的话，患者就有可能会发展为急性呼吸窘迫综合征，近日，一篇发表在国际杂志Science Translational Medicine上题为“Loss of endothelial CFTR drives barrier failure and edema formation in lung infection and can be targeted by CFTR potentiation”的研究报告中，来自柏林夏里特医学院等机构的科学家们通过研究发现了诱发机体肺部液体积聚的新型分子机制。
这一研究发现也有望帮助研究人员开发一种潜在的新型疗法，即一种囊性纤维化药物在实验室中被证明是有效的，这或许就让研究人员看到了一定的希望，并利用其来治疗肺炎，而无论引起肺炎的病原体是哪种病原体。肺炎是导致肺部液体积聚的最常见的原因，这种情况称之为肺水肿（pulmonary edema），其会导致部分肺部空隙充满液体而并非空气，从而就会导致其无法完成气体交换的工作，这样患者就会挣扎着呼吸，其机体也无法获得足够的氧气，患者最终的诊断结果为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。
研究者Wolfgang Kuebler教授说道，尽管目前拥有先进的医学手段，然而也仅有大约40%的ARDS患者会在重症监护室中死亡；问题在于，抗生素、抗病毒药物和免疫调节疗法很少能足够发挥作用，这就是为何研究人员在研究中采用了一种完全不同的方法，他们并没有重点关注病原体，而是重点关注于如何加强患者机体肺部血管的屏障功能。这一点非常有意义，因为其是肺水肿中液体的来源，肺部血管会变得具有一定的通透性，从而允许液体从血液中的液体流入周围的组织，从而淹没肺部空隙结构。那么到底是什么情况引发了这种问题呢？其背后的分子机制又是如何？这项研究中，研究人员就着手开始回答这些问题。
他们利用细胞、肺部组织和离体的肺部组织进行了相关实验，重点分析了CFTR氯离子通道，该通道主要存在于我们呼吸道的粘膜细胞中，其在维持机体粘膜稀薄方面扮演着重要角色，以便能够非常容易地排出去，如今研究人员首次发现，肺部血管中的细胞也拥有CFTR通道，且该通道的存在会在肺炎中急剧减少。为了阐明CFTR在肺部血管中扮演的关键角色，以及当氯离子通道丢失后在分子水平上会发生什么？研究人员利用抑制剂来阻断该通道，并分析了细胞中氯离子的数量，随后他们利用一种称之为免疫荧光成像技术的特殊成像技术进行了深入研究。
研究者表示，我们观察到，抑制CFTR或能诱发分子级联事件，最终引起肺部血管开始渗漏，因此，CFTR实际上在肺水肿的发生过程中扮演着非常重要的作用；本文研究结果表明，CFTR的缺失会引起氯化物在细胞中积累，因为其会阻断氯化物从细胞中运输出来，过量的氯化物会诱发信号转导，最终导致钙离子通过钙离子通道不受控制地流入到细胞中。钙离子浓度的增加随后就会促进血管细胞收缩，就好像钙离子对肌肉细胞的影响一样，这就会导致细胞之间出现空隙，从而使得液体从血管中溢出，因此，氯离子通道对于维持肺部血管的屏障功能至关重要。
随后研究人员解决了另外一个问题，即其如何能够帮助减缓或预防肺炎诱导的肺部血管中氯离子通道的丢失，为了解答这一问题，研究人员利用一种被归类为CFTR调节剂的治疗剂进行研究，其目前用于治疗囊性纤维化患者。在囊性纤维化患者中，一种特殊的遗传突变会抑制CFTR氯离子通道在呼吸道粘膜细胞中正常发挥作用，从而就会导致非常粘稠的粘液的产生；Ivacaftor是一种能增加氯离子通道打开机会的药物，其有助于帮助粘液通过呼吸道流动，于是我们就想观察是否其对于肺部血管中的细胞具有一种积极性的影响。药物Ivacaftor的确会使得氯离子通道更加稳定，其引起的通道退化程度要比通常由肺部炎症过程所引起的退化要少得多，对动物模型进行实验也能得到相同的效应，基于ivacaftor的疗法或能增加患者因严重肺炎而存活的概率，也能帮助减少肺部损伤，相比不用药时的疾病症状更加轻微，且总体状况要更好。
研究者Kuebler教授说道，我们真的没有预想到其会发挥如此好的效果，我们希望相关研究结果为后期进行临床试验来检测CFTR调节剂在肺炎患者中的效果；如果能产生积极性的研究结果的话，那么这种与病原体无关的疗法或许就有望进入到临床实践中，让大量患者获益，并能有效预防肺炎成为威胁患者的疾病，即使在未知病原体存在的情况。目前研究人员正在计划基于CFTR信号通路开发其它潜在的疗法，他们还将继续分析哪些患者出现ARDS的风险较高，因此他们也需要为患者提供一定的预防性、个体化疗法。
原始出处：
LASTI ERFINANDA,LIN ZOU,BIRGITT GUTBIER, et al. Loss of endothelial CFTR drives barrier failure and edema formation in lung infection and can be targeted by CFTR potentiation, Science Translational Medicine (2022). DOI:10.1126/scitranslmed.abg8577
