急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）是一种急性弥漫性肺部炎症，其病理特征是血管通透性增加和肺水肿形成。肺水肿是急性肺损伤（acute lung injury, ALI）和ARDS的重要临床表现，也是主要的治疗靶点。然而，迄今为止尚无有效降低ARDS死亡率的药物与治疗手段。因此，亟需深入研究ARDS的病理机制，探索新的治疗策略，提高患者的生存率。

前期研究证实，血小板活化因子（platelet-activating factor, PAF）诱导的肺水肿主要由两条通路的激活所介导：1）肺内皮细胞小窝酸性鞘磷脂酶（acid sphingomyelinase, ASM）/经典瞬时受体电位6（transient receptor potential cation channel 6, TRPC6）通路；2）环加氧酶（cyclooxygenase, COX）/前列腺素E2（prostaglandin E2, PGE2）/前列腺素E受体3（prostaglandin E receptor 3, EP3）通路。前期研究结果分别发表于Nat Med（Göggel, 2004）, Am J Respir Crit Care Med（Samapati, 2012）, Eur Respir J（Yang, 2009; Jiang 2022）杂志上。2025年3月，Charité–Universitätsmedizin Berlin的Wolfgang Kuebler教授和RWTH Aachen的Stefan Uhlig教授课题组合作，《Eur Respir J》在线发表题为Mannose-6-phosphate attenuates acute lung injury by competitive release of acid sphingomyelinase from the mannose-6-phosphate receptor in endothelial caveolae的文章，再次深入揭示了急性肺水肿的重要分子机制，寻找到了新的靶点 – 甘露糖-6-磷酸（Mannose-6-phosphate, M6P）。

PAF诱导的肺血管屏障功能障碍由肺内皮细胞膜小窝内ASM激活所介导。然而，ASM本身缺乏跨膜结构域，故其如何锚定于小窝内机制不明。本文研究中，作者推测PAF刺激ASM转运至细胞膜，且通过小窝内阳离子非依赖性甘露糖-6-磷酸受体（cation-independent mannose-6-phosphate receptor, CI-M6PR）锚定于细胞膜上。

首先，作者证明了ASM和CI-M6PR均在小窝内表达，且在PAF组ASM和CI-M6PR的表达同步升高；并在人肺微血管内皮细胞（hPMVECs）及小鼠肺组织上进一步验证了PAF刺激促进内皮细胞小窝内ASM与CI-M6PR的结合（图1）。

图1：PAF刺激促进内皮细胞小窝内ASM与CI-M6PR的结合

CI-M6PR是I型整合膜糖蛋白，它识别LE糖链非还原端的M6P残基。由于文献报道ASM可直接与M6P竞争M6PR的结合，且外源性添加M6P可以部分抑制ASM的摄取，因此理论上来说，外源性添加M6P可与ASM竞争性结合膜表面CI-M6PR，从而释放ASM至胞外。因此，作者接着探究了M6P对小窝内ASM的丰度和活性的影响，以及对胞外ASM含量的影响。研究发现：M6P与ASM竞争性结合CI-M6PR：M6P增加胞外ASM释放；离体与在体实验中M6P均降低肺内ASM与神经酰胺的含量（图2）。

图2：M6P与ASM竞争性结合CI-M6PR

作者进一步在大鼠及小鼠动物离体肺模型中验证外源性、预防性地添加M6P减轻PAF诱导的血管内皮通透性增加，钙离子内流，NO消耗等，并在ASM基因敲除小鼠中进一步得到验证（图3）。随后，作者又继续在体内动物模型中验证了M6P的保护作用：M6P可以减轻“双重打击”诱导的急性肺损伤。

图3：M6P减轻PAF诱导的肺血管内皮屏障功能障碍

为探索ASM信号通路在临床ARDS中的潜在转化意义，作者检测了ARDS患者和健康对照组的血清及BALF中的ASM水平。结果显示，ARDS患者血清中ASM水平升高，但在BALF中无显著差异，这表明在ARDS中，ASM主要被招募至血管的细胞膜，而非肺泡部位。此外，研究还通过TriNetX数据库的回顾性分析，探讨了三环类抗抑郁药（tricyclic antidepressants, TCA；TCA可在临床相关浓度下有效抑制ASM）的使用与ARDS患者预后的潜在关联。研究发现，使用TCA治疗的社区获得性肺炎或COVID-19患者，死亡率和机械通气需求显著降低，且氧合指数更高（图4）。

图4：ASM的临床相关性

综上所述，研究发现：PAF刺激后，ASM被转运至内皮小窝结构内并被CI-M6PR锚定，引起ASM活性增加，改变小窝结构成分组成，引起神经酰胺含量增加，最终导致TRPC6通道激活、Ca²⁺内流和细胞通透性增加，引起急性肺水肿/肺损伤；当给予M6P药物处理后，M6P竞争性地与ASM结合小窝内CI-M6PR，使得ASM无法锚定于细胞膜上，进而被释放于胞外，减少了Ca²⁺内流及肺血管内皮细胞的通透性（图5）。这些结果表明，ASM可能是ARDS治疗的潜在靶点，为ARDS的诊疗提供了新的思路与方法。

图5：M6P减轻PAF诱导急性肺水肿机制图

 

参考文献：

[1] Jiang T, Samapati R, Klassen S, Winoto-Morbach S, Mohamed ZH, Göggel R, Yin J, Tan L, Arenz C, Schulz S, Erfinanda L, Preissner R, Simmons S, Schütze S, Uhlig S, Kuebler WM. Mannose-6-phosphate attenuates acute lung injury by competitive release of acid sphingomyelinase from the mannose-6-phosphate receptor in endothelial caveolae. Eur Respir J. 2025 Feb 27:2400003. doi: 10.1183/13993003.00003-2024. PMID: 40015747.

[2] Jiang T, Samapati R, Klassen S, Lei D, Erfinanda L, Jankowski V, Simmons S, Yin J, Arenz C, Dietrich A, Gudermann T, Adam D, Schaefer M, Jankowski J, Flockerzi V, Nüsing R, Uhlig S, Kuebler WM. Stimulation of the EP₃receptor causes lung oedema by activation of TRPC6 in pulmonary endothelial cells. Eur Respir J. 2022 Oct 13;60(4):2102635. doi: 10.1183/13993003.02635-2021. PMID: 35450969.

[3] Samapati R, Yang Y, Yin J, Stoerger C, Arenz C, Dietrich A, Gudermann T, Adam D, Wu S, Freichel M, Flockerzi V, Uhlig S, Kuebler WM. Lung endothelial Ca2+ and permeability response to platelet-activating factor is mediated by acid sphingomyelinase and transient receptor potential classical 6. Am J Respir Crit Care Med. 2012 Jan 15;185(2):160-70. doi: 10.1164/rccm.201104-0717OC. PMID: 22246702.

[4] Yang Y, Yin J, Baumgartner W, Samapati R, Solymosi EA, Reppien E, Kuebler WM, Uhlig S. Platelet-activating factor reduces endothelial nitric oxide production: role of acid sphingomyelinase. Eur Respir J. 2010 Aug;36(2):417-27. doi: 10.1183/09031936.00095609. Epub 2009 Nov 19. PMID: 19926744.

[5] Göggel R, Winoto-Morbach S, Vielhaber G, Imai Y, Lindner K, Brade L, Brade H, Ehlers S, Slutsky AS, Schütze S, Gulbins E, Uhlig S. PAF-mediated pulmonary edema: a new role for acid sphingomyelinase and ceramide. Nat Med. 2004 Feb;10(2):155-60. doi: 10.1038/nm977. Epub 2004 Jan 4. PMID: 14704790.

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