线粒体DNA激活cGAS-STING信号通路促进肺部炎性疾病的研究进展*

甄宁新， 崔 巍， 田宝平

（浙江大学医学院附属第二医院重症医学科，浙江 杭州 310009）

免疫系统由先天性免疫和适应性免疫组成。先天免疫反应作为机体免疫防御的第一道防线，能通过模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）迅速识别入侵体内的病原体及组织或细胞受到损伤、低氧等因素刺激后释放的内源性损伤相关分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs），进而产生快速而非特异性的免疫应答［1］。线粒体DNA（mitochondrial DNA，mtDNA）作为一种损伤相关分子模式，在激活先天免疫反应、促进炎症的发生过程中发挥了重要作用［2］。mtDNA 的释放与炎性疾病的发生发展相关［2］。随着对胞质DNA感受器探索的深入，研究者们发现胞质DNA 感受器——环鸟苷酸-腺苷酸［cyclic GMP-AMP，cGAMP］合成酶（cGAMP syn‑thase，cGAS）能识别胞质中的mtDNA，激活下游干扰素基因刺激因子［stimulator of interferon（IFN）genes，STING），进而促进I 型IFN、肿瘤坏死因子α、白细胞介素6等的释放［3-4］。cGAS-STING通路在机体抵抗病原体方面发挥了重要作用，也有研究表明该信号通路的紊乱参与了肿瘤、自身免疫性疾病和炎性疾病的发生［5-9］。本文就mtDNA、cGAS-STING通路与肺部炎性疾病之间的关系进行综述，回顾相关药物研究的成果，为进一步明确炎性疾病的发病机制，相应靶向治疗的策略提供参考资料。

1 mtDNA

1.1 mtDNA 激活免疫系统人mtDNA 的核苷酸序列于1981 年确定，它是一个16 569 bp 的双链环状分子，编码37 个基因，能够表达几种参与氧化磷酸化的关键蛋白质，在细胞能量代谢中发挥关键作用［10］。此外，近年来的研究表明，mtDNA 可以作为一种免疫刺激物在免疫应答方面发挥重要作用。Collins 等［11］最早在2004 年报告了mtDNA 的免疫刺激潜力，将mtDNA 注射到小鼠关节中会引起关节炎，提示游离的mtDNA 可能作为免疫刺激物促进炎症的发生。目前认为，mtDNA 主要通过3 种信号通路在免疫反应中发挥作用。（1）Toll 样受体9（Toll-like receptor-9，TLR-9）：有学者认为线粒体起源于20 多亿年前的α-变形杆菌，因此也拥有类似于细菌DNA 未甲基化的CpG 序列，该序列能被TLR-9 识别并激活核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）信号通路，介导炎症反应［12-15］。（2）cGAS-STING 通路：当mtDNA 进入胞质，能够被胞质中的核酸感受器cGAS 识别，从而激活cGAS-STING 信号通路，引起I 型IFN 介导的免疫反应［3］。（3）mtDNA 还可以激活核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3）炎症小体，后者可导致procaspase-1 自剪切成活化形式，活化的caspase-1 可促进IL-1β 和IL-18 的成熟和释放，从而诱发炎症反应［16］。因此，当mtDNA 作为一种自身免疫刺激物释放到胞质或循环后会激活多种信号通路，促进炎症因子分泌，引起一系列免疫反应。

1.2 mtDNA 的释放机制任何存在于胞质或循环中的自身DNA 都是一种潜在的免疫刺激物，可与多种PRRs 结合，促进炎症的发生。其中，线粒体中的mtDNA 释放到细胞质已成为cGAS-STING 途径激活的重要触发因素［17-18］。mtDNA 位于线粒体基质中，必须穿越线粒体内膜和线粒体外膜两层障碍才能到达细胞质中［19］。

目前，许多研究显示了线粒体外膜通透化（mito‑chondrial outer membrane permeabilization，MOMP）与mtDNA 释放之间的联系。在细胞凋亡过程中，Bcl-2家族的促凋亡蛋白Bax和Bak受到凋亡刺激后，在线粒体外膜寡聚，诱导MOMP，并介导细胞色素C 的释放及caspase 的激活，最终引起细胞凋亡［20］。利用多种显微镜技术观察受到凋亡刺激的完整细胞的线粒体显示，Bax和Bak蛋白激活和寡聚化后，线粒体外膜上这2种蛋白聚集的部位出现大孔，线粒体内膜通过这些大孔挤入细胞质中，形成线粒体疝，促使包括mtDNA 在内的线粒体基质内容物进入细胞质［21］。这一过程还涉及到挤入胞质的线粒体内膜通透性的改变。在凋亡刺激和抑制caspase 的条件下，MOMP 发生后不久，线粒体内膜对小离子的通透性增加［22］。在不同的研究中线粒体内膜通透性的变化程度不同［21-22］。关于线粒体内膜如何通透，其通透过程是否受到调控，目前尚不清楚。值得注意的是，以往的研究认为强烈的促凋亡刺激会导致MOMP 快速扩散到细胞中的所有线粒体，这一过程是完全且同步的，被认为是触发细胞死亡不可逆转的关键步骤［23］。但最近的研究使用一种新的成像技术显示，在亚致死剂量的刺激下，MOMP 仅发生在有限数量的线粒体中，且不会导致细胞死亡，这一现象被称为少数MOMP，会导致DNA 损伤和基因组不稳定，并且可以介导促炎信号的传导以抑制体内多种病原体的生长［24-25］。目前，少数MOMP 的生物学功能仍未知，部分线粒体被选中发生MOMP的潜在机制需要更深入的研究。

mtDNA 释放的另一个潜在机制是通过线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）［18，26］。亲环蛋白D（cyclophilin D，CypD）被认为对mPTP的形成至关重要，而环孢菌素A（cyclospo‑rin A）是CypD 的抑制剂，能抑制线粒体膜通透性的改变，减少释放到胞质的mtDNA［18，26］。但与之相矛盾的是，有研究显示诱导线粒体片段化及CypD 的缺失对MOMP诱导的mtDNA释放没有影响［27］。

mtDNA 在凋亡细胞中的释放机制已经被广泛研究，但目前其在活细胞中的释放机制并不统一。上文提到的少数MOMP是一种在活细胞中介导mtDNA释放的可能机制［24］。另一种可能的机制是，氧化应激的刺激，不足以激活Bak 和Bax 蛋白，但可引起电压依赖性阴离子通道（voltage-dependent anion chan‑nels，VDAC）的低聚，在线粒体外膜上形成大孔，介导mtDNA 片段的释放［22，28］。 此外，mtDNA 能与VDAC1 的N 末端结构域中带正电荷的残基相互作用，促进VDAC1 的寡聚，形成前馈循环，进一步增加mtDNA 的释放［22］。另外，一项关于胃肠道嗜酸性粒细胞脱颗粒的研究显示，在没有细胞死亡的情况下，胃肠道嗜酸性粒细胞释放mtDNA 而不是核DNA，这一过程可被活性氧生成抑制剂阻止，且通过延时自动共聚焦成像（time-lapse automated confocal imaging）分析单细胞中DNA 释放的动力学后观察到，mtDNA的释放发生在1 s 内，单个嗜酸性粒细胞以弹射器样的方式释放mtDNA，但不同嗜酸性粒细胞的释放时点有所不同［29］。不过，关于引起这种弹射释放的能量是如何产生和存储的仍有待进一步研究。不同的是，在大量嗜酸性粒细胞群体中评估显示，mtDNA 的释放要慢得多，细胞外mtDNA 的水平持续上升长达30～60 min［30］。造成这种差异的原因可能是其分泌具有的不同分子机制。

2 mtDNA与cGAS-STING通路

2.1 cGAS-STING 通路Sun 等［3］在2013年通过分离纯化，鉴定了一种环化核苷酸合成酶（cGAS），并揭示了一种新型的免疫信号传导机制，即cGASSTING 信号通路。cGAS 是一种位于胞质的核酸感受器，能够识别出现在胞质中的各种来源的双链DNA，与之结合形成二聚体，随后cGAS 发生构象变化，从而促进ATP 和GTP 转化为cGAMP。cGAMP 是一种第二信使，它与锚定在内质网的STING 结合，诱导其C末端尾巴的构象发生变化，构象变化的STING从内质网转移到高尔基体，并能募集TANK 结合激酶1（TANK-binding kinase 1，TBK1），使它和转录因子IFN调节因子3（IFN regulatory factor 3，IRF3）磷酸化，后者可入核促进IFN 刺激基因（IFN-stimulated genes，ISGs）的大量转录，从而引起I型IFN介导的免疫反应。另外，STING 还可以激活IκB 激酶，使IκB磷酸化，释放NF-κB 进入细胞核，与IRF3 和其他转录因子一起发挥功能，诱导IFN 和炎性细胞因子如TNF、IL-1β和IL-6的表达，促进炎症发生［31］。

2.2 mtDNA激活cGAS-STING信号通路多种致病因素导致的细胞应激状态可通过某些尚未阐明的机制使mtDNA 释放到胞质。胞质mtDNA 作为cGAS 的配体激活STING 通路的作用在许多研究中已经被证实［4，32］。线粒体转录因子A（mitochondrial transcrip‑tion factor A，TFAM）在维护mtDNA 稳定方面发挥着至关重要的作用。 West 等［4］在TFAM杂合敲除（TFAM+/-）小鼠模型和疱疹病毒感染的小鼠胚胎成纤维细胞中的研究显示，TFAM敲除会导致mtDNA 包装蛋白TFAM 丢失，引起细胞mtDNA应激，mtDNA释放到胞质中激活cGAS-STING-TBK1-IRF3信号通路，上调ISGs的表达并增强I型IFN 对病毒感染的反应。但Song 等［33］的研究结果与之相反，TFAM 蛋白水平的降低导致细胞质中mtDNA 拷贝数减少，并抑制牛分枝杆菌在骨髓基质细胞中诱导产生I 型IFN。造成这种差异的原因并未阐明，可能是由于细胞类型和病原体不同。mtDNA 的胞质异位以及随后的cGAS-STING 激活是肾损伤和纤维化的关键调节因子。TFAM敲除小鼠中mtDNA 胞质异位，促炎细胞因子IL-6、TNF-α、IL-1β 和CCL2 水平升高并募集巨噬细胞，且STING 通路活化和NF-κB 水平升高，最终引起小鼠肾脏炎症和纤维化；这种病理改变可以被STING 抑制剂所缓解［32］。肥胖症会诱发mtDNA 释放，从而触发cGAS-STING 途径的激活，导致脂肪组织中慢性无菌炎症反应的增加［34］。另外，如前文所述，细胞接受凋亡信号后线粒体上形成Bak/Bax 孔，诱导MOMP，被认为是释放mtDNA 到胞质的途径，但值得注意的是，凋亡细胞通过Bak/Bax 孔同时释放的细胞色素C 促进了凋亡小体的形成和下游caspase-3和caspase-7 的激活，这会抑制mtDNA 介导的cGASSTING 途径的IFN 反应，从而减轻mtDNA 释放引起的无菌性炎症［35-36］。

3 mtDNA激活cGAS-STING通路与肺部炎性疾病

3.1 急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）与cGAS-STING 通路的激活目前ARDS的发病率和病死率仍然很高，其发病率占入住ICU 患者的10.4%，死亡率约为40%［37］。ARDS 病理特征主要为弥漫性肺泡损伤，从而导致肺泡内液体渗出增加，清除减少，促进肺水肿和透明膜形成，肺内分流增加和通气血流比例失调，最终导致顽固性低氧血症［38］。目前认为，失控的炎症反应是导致ARDS进展的中心环节。在治疗方面，以支持治疗为主的非药物治疗（包括通气策略的改变、俯卧位通气、体外膜氧合的应用等）取得了一定的进展，有效降低了ARDS 患者的病死率［39］；但相关药物治疗并未取得较为理想的进展，究其根本，是由于ARDS 发生及发展的病理生理分子机制尚未完全明确，无相应的靶向治疗药物。近年来，有研究关注到mtDNA与ARDS病理过程之间的关联。

组织细胞损伤释放mtDNA 被认为是炎症病理学发展的关键因素。最近的研究表明，患者血清、血浆及支气管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中mtDNA 含量升高与ARDS 发生率之间存在相关性［15，40］。一项临床研究观察到，ARDS 患者血清及BALF 中mtDNA 的水平较对照组均显著升高，其水平高低与患者的预后相关，并且在ARDS 早期，BALF 中mtDNA 的升高远高于血清［15］。在多种病理状态（如创伤、脓毒症等）下，患者血清mtDNA 水平普遍升高，这可能是由于mtDNA 作为触发炎症发生和扩大的启动分子，是多种疾病进展的共同启动因子［41-42］。在临床应用中，血清mtDNA 这一指标诊断ARDS的特异性并不高，并且仅有对炎症损伤的提示作用。此外，BALF 中的mtDNA 水平对ARDS 的预测是否具有更高的敏感性，需要更多的临床研究阐明。

另一个有趣的现象是，当把mtDNA 通过循环系统输入体内时会引起急性肺损伤（acute lung injury，ALI）。在研究输血相关ALI（transfusion-related ALI，TRALI）时，通过对血制品中的mtDNA DAMPs 进行测定显示，mtDNA 主要存在于堆积的红细胞、新鲜冰冻血浆和血小板中，表明mtDNA 可能与TRALI 的发生有关［43］。那么输血是否可以看作是将累积在血制品中的mtDNA 人为地输入患者体内？这一想法在动物实验中也得到了验证。利用外源性mtDNA 刺激小鼠后，肺部大量炎症细胞浸润，肺泡间隔增厚，肺实质细胞凋亡。此外，mtDNA 暴露会显著增加肺损伤和水肿的程度［14］。Zhang 等［2］将mtDNA 注入小鼠血管后，引起了肺部及全身其他脏器的炎症反应，并在BALF 中测得中性粒细胞计数增加，TNF-α 和IL-6含量升高。这提示mtDNA 作为一种自身免疫刺激物，激活了先天免疫反应，刺激循环中的中性粒细胞趋化聚集至肺部，引起中性粒细胞介导的非特异性器官损伤。另外，Kuck 等［44］将来源于大鼠肝脏的mtDNA 经动脉输入大鼠体内后，观察到血管滤过系数显著升高，最终导致ALI 的发生。进一步研究表明，这一现象能被靶向mtDNA 的8-氧桥鸟嘌呤DNA糖基化酶1（8-oxoguanine DNA-glycosylase 1，Ogg1）所减弱。上述研究提示，mtDNA 可以使肺血管通透性增加，通过影响肺血管内皮屏障的完整性，促进ARDS的发生。但值得注意的是，该实验中经动脉注射的mtDNA 浓度比生理状态高很多，这一浓度下所产生的效应在生理状态下是否能继续发生，还需进一步的研究。上述体外实验和动物实验结果均显示，mtDNA 可以激活先天免疫，引起炎症反应，导致器官损伤，这一过程与ARDS的发生发展相关。

Wu等［14］的研究显示，肺组织中细胞外的mtDNA可通过TLR-9、p38 MAPK 和NF-κB 途径促进NLRP3炎症小体活化，介导急性炎症和肺组织损伤。更深入的研究表明，利用脂多糖气道雾化诱导小鼠发生ARDS，mtDNA 可以放大这种效应，导致肺部渗出增加，在TLR-9基因敲除小鼠中，炎症反应的相关效应被削弱［15］，提示mtDNA 可以通过TLR-9 发挥其免疫激活作用，促进炎症的发生。目前，尚不明确cGASSTING通路在mtDNA介导ARDS中的机制，这也给后续的研究提供了一种新的方向，可以利用基因编辑技术，敲除或过表达动物体内cGAS-STING 通路上的相关基因，研究ARDS动物模型中某种病理机制的改变或信号通路下游转录因子和炎症介质的变化。

3.2 慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmo‑nary disease，COPD）与cGAS-STING 通路的激活COPD 是以不可逆的气流受限为特征的一种气道慢性炎性疾病［45］。长期吸入香烟烟雾和颗粒物等能通过PPRs 激活先天免疫反应，导致肺组织内中性粒细胞和巨噬细胞数量及黏液分泌增加［45］。暴露于香烟烟雾，在体外实验中会导致人支气管上皮细胞死亡，并在细胞外环境中检测到双链DNA（double-stranded DNA，dsDNA）和mtDNA 释放增加，在体内实验中诱导小鼠支气管肺泡中dsDNA 和mtDNA 释放［46］。另外，哮喘-COPD 重叠综合征患者体内mtDNA/核DNA比率增加，提示该疾病中也存在线粒体功能障碍［47］。但暴露于香烟烟雾这种造模方法具有操作时间长、难度大、动物模型不稳定等缺点。近来，研究人员采用滴鼻途径给予香烟尘雾颗粒建立的小鼠COPD 模型，更为简便稳定［48］。Nascimento 等［49］研究表明，在COPD 模型小鼠的BALF 中自身DNA 含量增加，中性粒细胞募集增多，同时伴随着cGAS 和STING 的过表达。与野生型小鼠相比，分别敲除STING基因和cGAS基因的小鼠BALF 中dsDNA 含量显著减少，下游趋化因子CXCL10 产生减少，肺部炎症也相对较轻，而TLR-9基因敲除小鼠的上述指标与野生型小鼠相似，提示暴露于香烟烟雾后释放的自身DNA 被cGAS而不是TLR-9识别，进而激活STING通路导致I型IFN 分泌增加，促进肺部炎症的发生。长期吸入颗粒物如二氧化硅，是COPD 的另一大病因，也会导致慢性肺部炎症，研究表明二氧化硅也依赖cGASSTING 途径发挥诱导肺部炎症的作用［50］。因此，香烟烟雾暴露与吸入颗粒物诱导的肺部炎症均被证实能通过释放自身DNA，依赖cGAS-STING途径激活发挥促炎作用。目前尚缺少cGAS-STING 参与COPD病理生理的直接临床证据。

3.3 支气管哮喘与cGAS-STING 通路的激活支气管哮喘是一种由多种免疫细胞参与的慢性气道炎性疾病。研究表明，线粒体功能障碍与哮喘发生的病理生理机制有关。鼻病毒感染引发与中性粒细胞胞外网状陷阱形成相关的dsDNA 释放，促进过敏性哮喘的进展［51］。卵清蛋白是实验性过敏性哮喘的常见过敏原，能导致小鼠支气管上皮细胞线粒体超微结构改变及功能障碍［52］。另外，暴露于豚草花粉提取物也能造成线粒体功能障碍，并加剧了抗原驱动的过敏性气道炎症［53］。L-精氨酸的使用能减少支气管上皮细胞DNA 片段化，恢复了支气管上皮细胞线粒体的超微结构改变，缓解了小鼠过敏性气道炎症中的气道损伤［52］。临床研究显示，哮喘患者外周血中线粒体拷贝数显著升高［54］，并且细胞外DNA 的水平高低与哮喘的严重程度有关［55］。这提示线粒体功能障碍可能导致mtDNA 释放，通过某些机制促进哮喘的发生。相关机制研究显示，在卵清蛋白和尘螨诱导的小鼠哮喘模型中，气道上皮细胞胞质中dsDNA 的积累增加，并且气道上皮细胞中cGAS的缺失显著减少了气道嗜酸性粒细胞和巨噬细胞的聚集及集落刺激因子的产生，减轻气道高反应性并缓解了气道炎症，但该研究并未确定STING蛋白在其中发挥的作用［56］。使用cGAS结合dsDNA 后产生的第二信使cGAMP 作为DNA 的替代刺激物，能加剧尘螨诱导的过敏性炎症，提示cGAMP 可能是过敏性哮喘的内源性加重因素，TBK1抑制剂可改善这一病理过程［57］。以上研究表明，线粒体功能障碍和mtDNA 的累积与哮喘的发生存在关系，并且可能通过cGAS-STING 途径发挥作用，但后续的损伤机制需要进一步的研究。

4 cGAS-STING相关抑制剂及其应用

4.1 与cGAS 相关的抑制剂cGAS 作为胞内DNA感受器被持续激活可能导致炎性疾病，作为通路上的启动因子，抑制其激活可能成为这类疾病的潜在治疗方法。抑制cGAS 激活的方式包括干扰DNA 与cGAS结合、干扰底物（ATP和GTP）与cGAS的结合以及通过对cGAS进行翻译后修饰改变其催化活性。

有许多化合物在药理学上被证实能干扰DNA与cGAS 的结合。抗疟药（antimalarial drugs，AMDs）如羟氯喹（hydroxychloroquine，HCQ）、喹吖因（quina‑crine）等通过将其插入DNA-cGAS 界面上DNA 凹槽中，呈剂量依赖性地阻碍DNA与cGAS的相互结合并能替换已结合的DNA，从而抑制Ⅰ型IFN在THP-1细胞的表达［58］。在AMDs的结构基础上，An等［59］合成了几种含6-氨基-2-甲氧基-9-氨基吖啶的新化合物，其中X6 具有最佳的水溶性和细胞渗透性，通过与两个相邻cGAS 单体上的DNA 结合位点相互作用，妨碍cGAS 与DNA 的结合。随后以X6 和HCQ 分别干预Trex1（three prime repair exonuclease 1）−/−小鼠，结果显示，与HCQ 相比，X6 治疗的小鼠心肌中cGAMP 产生减少，ISGs表达显著下降。在治疗cGAS 介导的自身免疫性心肌炎方面，X6比HCQ 有着更出色的表现和更低的毒副作用；X6 还能降低来自系统性红斑狼疮患者的外周血单个核细胞中ISGs 的表达［59］。此外，通过液相色谱分析评估化合物对人cGAS 的抑制作用筛选出了苏拉明（一种曾用于治疗非洲锥虫病和盘丝尾虫病的带负电的多磺酸萘醌盐类化合物），可以作为DNA 模拟物，占据DNA 结合位点但不能激活cGAS，从而抑制2'，3'-cGAMP 的合成，降低了THP-1细胞中IFN-β的水平［60］。最近，Padilla-Salinas等［61］筛选出在体外靶向人cGAS的高亲和力抑制剂CU-32和CU-76，分子对接分析表明，它们能插入DNA 结合表面Zn环附近的凹槽中，通过构象变化抑制h-cGAS的二聚化，在人THP-1细胞中具有抑制活性。

针对cGAS 活性位点的小分子抑制剂能干扰底物（ATP 和GTP）与cGAS 的结合，从而抑制2'，3'-cGAMP 的产生。在超过1 000 种化合物的文库中进行基于质谱的高通量筛选确定，对小鼠cGAS 有抑制作用的化合物RU.365及其苯并噻唑类似物RU.332通过占据cGAS的催化位点，降低cGAS对ATP和GTP的亲和力，从而抑制2'，3'-cGAMP产生［62］。氯代化合物RU.521由于与Arg364和Tyr421的堆积作用叠加，在小鼠原代巨噬细胞中表现出了更好的抑制能力，降低了小鼠巨噬细胞中IFN-β1 的表达［62］。人和小鼠cGAS 在结构上存在差异，RU.521 抑制h-cGAS 的能力存在争议，但一项最新的研究显示RU.521中在细胞水平对人源和鼠源cGAS 有相似的抑制能力［63-64］。利用基于化学发光分析ATP 浓度变化的高通量筛选确定了小分子化合物G150 是人cGAS 的特异性抑制剂，在人源的原代巨噬细胞中具有抑制活性［65］。有研究通过新型荧光偏振测定法确定了PF-06928215 作为人cGAS 的高亲和力抑制剂，但在细胞实验中该化合物没有抑制活性，其原因可能是该化合物的细胞渗透性差［66］。高分辨率X线晶体结构显示PF-06928215可与人cGAS 的活性位点结合。在此基础上，Zhao等［67］通过高分辨率X线晶体结构模拟研究了cGAS与PF-06928215 相互作用的结合模型和关键氨基酸残基，随后利用热漂移检测技术筛选确定了与cGAS 活性位点结合的抑制剂——化合物S2/S3，但目前缺乏该化合物的体外和细胞实验数据。

翻译后修饰在调节蛋白质功能方面十分重要。蛋白质乙酰化在包括免疫反应在内的各种生物学过程中都起着重要作用。使cGAS 的关键位点Lys384、Lys394 或Lys494 乙酰化可抑制其活性；阿司匹林作为乙酰基供体可增加cGAS 的乙酰化并抑制cGAS 的活性，从而抑制Trex1−/−小鼠和Aicardi-Goutières 综合征患者细胞中DNA介导的自身免疫反应［68］。

4.2 与STING蛋白相关的抑制剂STING蛋白作为cGAS-STING 通路上承上启下的重要分子，其异常激活与多种自身免疫性疾病及炎性疾病密切相关，研究人员针对这一蛋白展开了广泛的药物研究。棕榈酰化抑制剂2-溴棕榈酰酸酯或STING蛋白N端Cys88和Cys91位点的突变能有效抑制STING蛋白在高尔基体中的棕榈酰化；这种翻译后修饰在STING蛋白激活下游通路产生I型IFN反应中至关重要［69］。基于这一发现，研究人员开发了靶向STING 蛋白Cys88 和Cys91位点以抑制蛋白棕榈酰化的化合物。Haag等［70］进行了基于小鼠细胞的化学筛选发现两种硝基呋喃衍生物C-178和C-176，能与STING蛋白Cys91之间形成共价键，抑制STING 蛋白的棕榈酰化，进而阻止STING蛋白组装成多聚体复合物，阻断下游信号传导，抑制I型INF的产生；用C-176干预Trex1−/−小鼠，各种系统性炎症明显减轻且没有中毒迹象。进一步筛选确定了在人源细胞和动物体内均具有良好抑制能力的化合物H-151。此外，内源性硝基脂肪酸能与STING 蛋白Cys88 和Cys91 位点共价结合以抑制该途径的激活，并减少鼠源和人源细胞中I型IFN的释放［71］。

另外，作用于STING 蛋白其他位点的化合物也被发现有抑制作用。从紫杉醇中分离出的环肽astin C 通过与2'，3'-cGAMP 竞争性结合STING 蛋白C 端的激活口袋而阻止IRF3 的募集，抑制cGAS-STING信号通路触发的先天免疫反应［72］。将astin C 应用于Trex1−/−小鼠，其体内的I 型IFN 水平显著下降。此外，根据STING 蛋白的对称性开发了一种小分子的STING 蛋白拮抗剂Compound 18，它能占据cGAMP结合位点，在体外抑制STING通路的激活［73］。

cGAS-STING信号通路抑制剂的总结见表1。

表1 cGAS-STING信号通路抑制剂Table 1.Inhibitors of cGAS-STING signaling pathway

Table 1.(continued)

值得注意的是，抑制cGAS-STING 通路后会导致机体免疫功能低下，对肿瘤细胞的免疫监视减弱导致发生肿瘤的风险增加以及抗病毒、抗细菌反应减弱导致机体可能发生严重感染，这些风险可能会成为这类药物临床应用的潜在障碍，也是在开发药物过程中应当注意的问题。

5 展望

mtDNA释放导致cGAS-STING信号通路的激活，与多种肺部炎性疾病的发生有关。在ARDS、COPD和哮喘的患者体内均观察到了血浆mtDNA 水平的升高。血浆mtDNA 水平可以帮助临床医生预测和识别可能发展为ARDS 的潜在患者，对其进行更积极的早期医疗干预，但其预测能力以及与疾病严重程度的关系尚不明确。此外，在测定mtDNA 含量时，采用不同的标本如血清、血浆及BALF时，与预后的关联程度是否存在区别，这需要更深入的研究。在肺部炎性疾病的动物模型中验证了敲除cGASSTING 信号通路上的相关基因可以减轻气道炎症反应，提示肺部炎性疾病的发病机制与cGAS-STING 信号通路的激活相关，但目前研究未阐明mtDNA 是通过独立结合cGAS 还是TLR-9，亦或是结合这2 种受体共同发挥免疫刺激作用。另外，靶向抑制cGASSTING 信号通路的药物正处于临床前研究阶段，目前已有许多小分子抑制剂在体外和细胞研究中展现出生物学活性，并在自身免疫性疾病的动物模型中展现出良好的疗效，但对于肺部炎性疾病的作用需要进一步的基础研究来验证，还需要更多的动物实验来验证其安全性。