多壁碳纳米管暴露后气道上皮细胞中的炎症小体活化介导肺成纤维细胞的促纤维化反应

背景：体内研究已证实多壁碳纳米管（MWCNT）能够诱导气道重塑，而气道重塑是哮喘和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸道疾病的关键特征。然而，导致重塑的机制尚不明确。特别是，关于气道上皮损伤在这些变化中的作用，目前的认识十分有限。目的：我们研究了 MWCNT 诱导的原代人支气管上皮（HBE）细胞损伤机制及其在诱导促纤维化反应中的作用。方法：将原代 HBE 细胞暴露于经过全面表征的 MWCNT（1.5-24 μg/mL，相当于 0.37-6.0 μg/cm2），并将 MRC-5 人肺成纤维细胞暴露于来自这些细胞的 1:4 稀释条件培养基中。采用流式细胞术、ELISA、免疫染色/免疫印迹和 PCR 分析来研究细胞机制。结果：MWCNT 以时间和剂量依赖性方式诱导 HBE 细胞发生依赖于 NLRP3 炎症小体的细胞焦亡。抗氧化剂、靶向 NLRP3 的 siRNA、caspase-1 抑制剂（z-WEHD-FMK）或组织蛋白酶 B 抑制剂（CA-074Me）可显著减少细胞死亡和细胞因子的产生。经 MWCNT 处理的 HBE 细胞的条件培养基诱导了人肺成纤维细胞中促纤维化标志物（TIMP-1、Tenascin-C、Procollagen 1 和 Osteopontin）的 mRNA 表达显著增加，但并未伴随 TGF-beta 表达的改变。当在条件培养基中加入 IL-1β、IL-18 和 IL-8 中和抗体，或使用转染了 NLRP3 siRNA 的 HBE 细胞的条件培养基时，促纤维化标志物的诱导表达显著降低。结论：综上所述，这些结果表明 MWCNT 暴露后会诱导依赖于 NLRP3 炎症小体但不依赖于 TGF-beta 的促纤维化反应。