肺部修复新发现的研究：肺泡干细胞跨界修复支气管

肺由气道与肺泡两个解剖区域组成，二者在稳态与损伤后主要依靠本区域的前体细胞完成更新：气管以基底细胞为主，细支气管依赖club细胞与神经内分泌（NE）细胞，肺泡则依靠AT2细胞自我更新并分化为AT1细胞；位于支气管肺泡管连接处（BADJ）的支气管肺泡干细胞（BASCs）可同时向两侧贡献细胞。既往研究已证明气道来源的干细胞能够参与肺泡修复，但反向问题，即肺泡细胞能否跨越边界参与支气管修复，长期缺乏体内遗传学证据。关键障碍在于工具：常用的Sftpc-creER会同时标记AT2细胞与BASCs，而BASCs本身在损伤后即可转分化为club细胞，两类信号叠加，使AT2细胞的特异贡献难以区分。

为解决特异性问题，团队构建了五种互补的AT2示踪系统。AT2-tracer1（Sftpc-creER;R26-tdT;Scgb1a1-DTR-GFP）把白喉毒素受体与GFP敲入Scgb1a1位点，先用白喉毒素（DT）清除club细胞与BASCs，仅保留tdT标记的AT2细胞；AT2-tracer2（Scgb1a1-creER;Sftpc-dreER;R26-NR）利用Dre-rox与Cre-loxP双重组酶嵌套报告基因，使AT2细胞标记ZsGreen、club细胞与BASCs标记tdT，从而在BASCs耐受的萘损伤模型中把AT2细胞独立区分出来；此外还包括以Lamp3-creER标记AT2细胞的AT2-tracer4，以及由Sftpc-dreER;R26-RSR-tdT构成的AT2-tracer5等。多套系统相互印证，为结论提供了遗传学层面的支撑。

在白喉毒素清除模型与萘损伤模型中，AT2细胞均迁移进入细支气管，转分化为club细胞与纤毛细胞，也出现AT1细胞与未分化AT2细胞。定量结果显示：DT损伤后第4周，新生club细胞中有77.42%来源于AT2细胞；萘损伤后第4周，42.93%的再生club细胞为AT2来源；在可同时区分三种来源的R26-TLR双重组酶体系中，AT2细胞贡献了52.35%的再生club细胞，高于BASCs（26.66%）和原有club细胞自身扩增（14.89%）。迁移有两条路径：主要经BADJ（损伤后3至7天快速增加），也可经支气管壁上的通道（次要途径，萘损伤模型中未见）。单个AT2细胞即具备多向转分化能力。迁移过去的细胞并非短暂停留：6个月后仍可检出，二次损伤时还可继续增殖并转分化为纤毛细胞；单细胞多组学显示，AT2来源club细胞的AT2特征迅速下降，而club细胞的分泌与免疫相关特征持续增强，在转录与表观遗传层面逐步向天然club细胞靠拢。作为对照，气管内再生的club细胞基本来自基底细胞，远端细支气管中基底细胞仅贡献少量细胞，NE细胞的贡献约为4.59%，支持club细胞再生以AT2细胞与基底细胞为主、并具有区域特异性的判断。

图1. AT2 细胞在白喉毒素诱导的细支气管损伤后转分化为 club 细胞

机制层面，单细胞转录组与空间转录组分析显示，损伤后免疫细胞在细支气管腔及周围聚集并高表达SPP1，形成以细支气管为中心的趋化梯度；细支气管周围的AT2细胞通过表面整合素ITGB1感知SPP1并向损伤部位迁移，抑制SPP1或ITGB1均会明显削弱迁移。免疫细胞、AT2细胞与细支气管周围成纤维细胞分泌的基质金属蛋白酶（如MMP9、MMP14）可能参与细胞外基质重塑，为迁移与通道形成创造条件。到达损伤部位后，AT2细胞先进入一个以CLDN4为标志的中间状态：CLDN4+中间态细胞贡献了62.10%的新生club细胞，敲除Cldn4会使AT2细胞向club细胞（65.94%降至25.49%）与向AT1细胞（21.11%降至8.82%）的贡献同步下降。随后，邻近残留的纤毛细胞提供Notch配体JAG1，经Notch2/RBPJ通路驱动命运转换：在AT2细胞中敲除Rbpj或Notch2、清除纤毛细胞、或在纤毛细胞中敲除Jag1，均会显著减少AT2来源的club细胞（例如清除纤毛细胞后，AT2向club细胞的转化比例由25.71%降至3.84%）。
 

图5. 浸润的免疫细胞分泌 SPP1，引导 AT2 细胞向受损细支气管迁移

在功能层面，于AT2细胞中敲除Itgb1或Rbpj会削弱损伤后的修复，表现为支气管壁增厚、小气道通气下降等肺功能指标变化，提示club细胞的再生对维持气道结构与功能具有实际意义。这项工作也拓宽了对肺再生细胞来源的认识：目前针对气道修复的策略多聚焦气道原位干细胞，而AT2细胞提供了一种可被动员的替代来源；Notch通路则提示了潜在干预靶点，在体外激活Notch信号即可促进AT2向club细胞转变。需要说明的是，小鼠与人的肺结构存在差异，AT2向club细胞的转分化程序在人体中是否存在尚待验证；DT模型中两条迁移路径的划分带有一定主观性，通道形成的机制也仍有待进一步证实。

这项研究把“肺泡细胞能否修复支气管”这个问题向前推进了一步：AT2细胞并不只负责气体交换，在支气管受损时也会迁移过去、改变身份，参与气道上皮重建；SPP1、ITGB1与Notch组成的信号链，则为理解这种跨区域修复提供了可操作的分子线索，也提示了一条值得进一步验证的干预思路。研究中配套的遗传示踪工具小鼠，也为同类肺再生研究提供了可复用的模型基础。

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