Free Radic Biol Med I 脊髓損傷不止于神經：LCN2 驅動肺損傷的突破性發現！(楊立利/李文林/姚秋菊-海軍軍醫大學)

2026年3月2日，海軍軍醫大學第二附屬醫院上海長征醫院骨科脊柱中心楊立利團隊，聯合海軍軍醫大學細胞生物學教研室李文林團隊、解放軍海軍第905醫院呼吸科姚秋菊團隊 等，在Free Radical Biology and Medicine（中科院2區，IF=8.2）在線發表題為 “Lipocalin-2 links spinal cord injury to neurogenic lung injury through MAPK/ERK–ferroptosis signaling: Preliminary evidence for a spinal cord–lung axis” 的研究論文。

▼編者按:

該研究聚焦急性脊髓損傷（ASCI）后早期肺損傷的發生機制，突破了以往將脊髓損傷后呼吸并發癥主要歸因于呼吸肌功能障礙、肺部感染和臥床相關因素的傳統認識，提出并驗證了一個新的病理鏈條：脊髓損傷后 LCN2 升高，通過 LRP2-MAPK/ERK 信號激活肺中性粒細胞鐵死亡，最終加重炎癥、氧化應激和肺組織損傷。該發現為“脊髓–肺軸”的存在提供了初步機制證據，也為脊髓損傷后繼發性肺部并發癥的早期干預提供了新的潛在靶點。

急性脊髓損傷后，肺炎和呼吸衰竭等并發癥發生率高、危害大，是影響患者早期死亡和預后的重要因素。然而，脊髓損傷如何在早期誘發遠隔肺損傷，長期缺乏清晰的分子解釋。本研究首先建立小鼠 ASCI 誘導肺損傷模型，發現肺損傷評分、肺組織濕/干重比、BALF 蛋白濃度以及 TNF-α、IL-1β 等炎癥指標均在損傷后第 3 天達到高峰，提示第 3 天是 ASCI 相關肺損傷的關鍵窗口期。

進一步通過肺組織轉錄組測序和 GEO 數據集聯合分析，研究團隊發現 LCN2 是 ASCI 后顯著上調的核心分子之一。結果顯示，ASCI 后肺組織中共有 815 個基因上調、1172 個基因下調；與脊髓損傷相關公共數據集交叉后，LCN2 位于肺組織、脊髓組織及人 SCI 外周血共同上調基因的交集中。免疫組化、Western blot 和免疫熒光結果進一步證實，LCN2 在 ASCI 后的肺組織、脊髓組織和血清中均顯著升高，并且在肺組織中主要定位于中性粒細胞，在脊髓中主要定位于星形膠質細胞和小膠質細胞。

機制上，研究發現 LCN2 受體 LRP2 在 ASCI 后肺組織中明顯升高，并與 LCN2 和中性粒細胞共定位；同時 ERK1/2 磷酸化水平升高，也與肺中性粒細胞密切相關。這提示 LCN2 可能通過 LRP2 激活 MAPK/ERK 通路，從而推動肺組織病理損傷。功能實驗進一步證明，中和 LCN2 或敲除 LCN2 均可顯著減輕肺組織損傷，降低肺通透性和炎癥水平，抑制細胞凋亡，并改善氧化應激和鐵死亡相關指標；相反，給予重組 LCN2 則會加重上述損傷。

更關鍵的是，研究團隊通過 MAPK/ERK 通路激動劑 LM22B-10 和鐵死亡誘導劑 Erastin 進行驗證，發現二者均可逆轉 LCN2 單克隆抗體或 LCN2 敲除帶來的保護作用，使肺損傷、炎癥反應、細胞凋亡和氧化應激重新加重。這一結果將 LCN2、MAPK/ERK 激活和鐵死亡串聯為一條完整的致病軸，說明 LCN2 不是單純的炎癥標志物，而是驅動 ASCI 后神經源性肺損傷的重要分子開關。

總體而言，該研究提出了一個具有突破意義的新觀點：脊髓損傷后的肺損傷并非只是機械通氣不足或感染繼發結果，而可能存在由 LCN2 介導的主動性神經–免疫–肺損傷通路。ASCI 后升高的 LCN2 可能通過 LRP2-MAPK/ERK 信號作用于肺中性粒細胞，促進鐵死亡，進而放大炎癥、氧化應激和細胞死亡，最終導致肺組織損傷。抑制 LCN2/MAPK/ERK 軸可減輕這些病理過程，提示靶向 LCN2 可能成為防治脊髓損傷后早期肺部并發癥的新策略。

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【摘要】

背景

急性脊髓損傷（acute spinal cord injury，ASCI）繼發的肺損傷，是肺炎、呼吸衰竭等呼吸系統并發癥的重要病理基礎，而這些并發癥是導致患者早期死亡和不良預后的主要原因。盡管這一問題具有重要的臨床意義，但 ASCI 與肺功能障礙之間的潛在機制仍然尚未明確。本研究評估了 Lipocalin-2（LCN2）在 ASCI 誘導的肺損傷中的作用，并探討 LCN2/MAPK/ERK 信號軸是否參與這一過程。

方法

本研究建立了 ASCI 誘導肺損傷的小鼠模型。通過對肺組織進行轉錄組測序，發現 LCN2 是 ASCI 后顯著上調的基因。隨后，研究者進一步采用 qRT-PCR、Western blot、免疫熒光和免疫組化等方法，探討 LCN2 及其下游信號通路在該過程中的作用。

結果

與野生型對照小鼠相比，LCN2 缺失小鼠（LCN2?/?）在 ASCI 后表現出明顯改善的肺組織病理形態，并且肺損傷相關指標降低。下調 LCN2 能夠減輕肺組織炎癥、氧化應激和細胞凋亡。從機制上看，LCN2 通過激活 MAPK/ERK 信號通路促進鐵死亡，從而加重 ASCI 后的肺損傷。

結論

本研究揭示了脊髓損傷與神經源性肺損傷之間一種新的機制聯系，即 LCN2 介導的鐵死亡。研究結果為理解“脊髓–肺軸”提供了新的思路，并提示 LCN2/MAPK/ERK 通路可能成為減輕急性脊髓損傷后繼發性肺部并發癥的早期治療靶點。

01

研究背景及科學問題

急性脊髓損傷（ASCI）是臨床中常見的一類創傷性疾病，主要由作用于脊柱的機械外力造成，例如交通事故、高處墜落、運動損傷或暴力事件等。這類損傷可能導致暫時性或永久性脊髓功能障礙。除神經系統損害外，ASCI 還經常引起全身性并發癥。其中，肺炎和呼吸衰竭等呼吸系統并發癥尤為常見，發生率可高達 67%，并且是導致患者死亡和住院時間延長的重要原因。

實驗研究表明，在動物模型中，ASCI 可引起肺水腫和肺出血，從而導致呼吸功能障礙。作者前期研究也證實，ASCI 可誘導大鼠早期肺損傷，主要表現為肺水腫、出血以及炎癥細胞浸潤。這些結果提示，不同水平的脊髓損傷可能通過直接或間接方式導致肺損傷，并為早期呼吸衰竭和肺炎的發生提供病理基礎。

ASCI 發生后，損傷部位的膠質細胞會釋放多種炎癥介質，這些炎癥介質不僅會加重局部組織損傷，還可能參與外周器官損傷。Lipocalin-2（LCN2）又稱中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白（NGAL），是一種 25 kDa 的急性期蛋白，主要由星形膠質細胞和小膠質細胞分泌，并參與中樞神經系統中的神經炎癥反應。在肺組織中，LCN2 與急性炎癥和氧化應激有關，可促進中性粒細胞募集，并激活促炎細胞因子信號通路。LCN2 的兩個主要受體分別是低密度脂蛋白受體相關蛋白 2（LRP2）和 24p3R，這兩種受體廣泛表達于包括肺和腦在內的多種組織中。當 LCN2 與其受體結合后，可激活多種下游信號通路，例如 Wnt 通路、絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路等。然而，目前尚不清楚 LCN2 是否會在 ASCI 誘導的肺損傷中上調，也不清楚其是否通過結合受體并激活下游信號通路促進疾病進展。

既往研究顯示，LCN2 上調可增加細胞外信號調節激酶 1/2（ERK1/2）的磷酸化水平，從而促進骨肉瘤和膠質母細胞瘤的侵襲與轉移。Shao 等人的研究表明，在銀屑病模型中，中和 LCN2 可以降低 ERK1/2 磷酸化水平，減輕中性粒細胞浸潤，并抑制疾病進展。鐵死亡是一種近年來發現的調控性細胞死亡形式，它可通過釋放損傷相關分子模式放大炎癥反應。鐵死亡通過參與炎癥、氧化應激和細胞凋亡，在多種類型的肺損傷中發揮作用。此外，研究也報道 LCN2 可調控潰瘍性結腸炎、缺氧缺血性腦損傷和視網膜缺血再灌注損傷等疾病中的鐵死亡。

同時，MAPK/ERK 通路與心肌細胞損傷、腦卒中和肺組織損傷中的鐵死亡密切相關，抑制該通路可減輕鐵死亡相關損傷。Liu 等研究發現，在脂多糖誘導的急性肺損傷中，抑制鐵死亡可減輕炎癥和氧化應激。類似地，關于膿毒癥誘導肺損傷和缺血再灌注損傷的研究也證實，鐵死亡可通過炎癥和氧化應激通路調節肺部病理改變。Wang 等人在新生小鼠急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）模型中發現，沉默 LCN2 可降低肺組織 ERK1/2 磷酸化水平，從而減輕鐵死亡、炎癥和細胞凋亡，最終緩解肺損傷。

上述研究共同提示，LCN2 在調節 MAPK/ERK 信號、鐵死亡、炎癥、氧化應激和細胞凋亡中發揮關鍵作用。然而，LCN2 是否通過這些通路介導 ASCI 后的肺損傷，目前仍不清楚。

因此，本研究采用 ASCI 誘導肺損傷的小鼠模型，探討 LCN2 表達變化、LCN2 與其受體之間的關系，以及肺損傷相關下游信號分子的表達。通過使用 LCN2 敲除小鼠、單克隆抗體以及通路特異性激動劑和抑制劑，研究者旨在解析 LCN2/MAPK/ERK 信號軸在 ASCI 后肺損傷發生發展中的作用。這些發現可能為理解脊髓–肺軸提供機制依據，并為識別脊髓損傷后繼發性肺部并發癥的潛在治療靶點奠定基礎。在脊髓創傷早期理解并干預肺損傷，可能對改善全身結局、降低呼吸相關死亡率具有重要意義，尤其是在高風險或大規模創傷場景中。這些認識也可能有助于在急救或創傷救治中制定器官保護策略，因為早期器官衰竭是影響患者生存和恢復的主要威脅。

02

重要發現及亮點

3.1 ASCI 后小鼠肺損傷相關指標的變化

為評估 ASCI 后不同時間點肺組織損傷情況，研究者進行了 HE 染色、ATS 肺損傷評分、肺血管和上皮細胞通透性檢測以及炎癥相關指標檢測。與假手術組相比，肺組織 HE 染色顯示，肺損傷評分先升高后下降，并在損傷后第 3 天達到最高值；損傷后第 7 天，肺損傷評分有所下降。

通過檢測肺組織濕/干重比（W/D ratio）和支氣管肺泡灌洗液（BALF）蛋白濃度來反映肺通透性變化。與假手術組相比，肺組織 W/D 比值和 BALF 蛋白濃度均在損傷后第 3 天達到最高，并在第 7 天下降，但仍高于假手術組。

小鼠肺組織勻漿中炎癥因子 TNF-α 和 IL-1β mRNA 的相對表達水平也在 ASCI 后第 3 天達到峰值。類似地，血清中 TNF-α 和 IL-1β 的表達趨勢也與上述結果一致。免疫熒光染色顯示，SCI 后第 3 天，肺組織中 Ly6G 陽性細胞數量顯著高于假手術組。總體來看，這些結果表明，小鼠 SCI 相關肺損傷在損傷后第 3 天達到高峰。

圖 1. 小鼠 ASCI 后第 3 天肺損傷相關指標最為嚴重。
（A–B）采用肺損傷評分評估小鼠 ASCI 后不同時間點肺組織 HE 染色結果。每個時間點每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
（C–D）肺通透性指標，包括 ASCI 后不同時間點肺組織 W/D 比值和 BALF 蛋白濃度。每個時間點每組 n = 5 只小鼠。
（E–F）炎癥相關指標，包括 ASCI 后不同時間點肺組織和血清中 TNF-α 與 IL-1β 水平。每個時間點每組 n = 5 只小鼠。
（G–H）ASCI 后第 3 天小鼠肺組織中 Ly6G 與 DAPI 的免疫熒光染色。Ly6G 為中性粒細胞標志物，綠色，稀釋比例 1:300；DAPI 為細胞核標志物，藍色。每個時間點每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
ASCI：脊髓損傷；W/D：濕/干重比；BALF：支氣管肺泡灌洗液。數據以均值 ± SEM 表示；ns 表示無顯著差異；*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。

3.2 ASCI 相關肺損傷后 LCN2 的表達模式

研究者通過 RNA 測序和 GEO 數據集分析，識別 ASCI 誘導肺損傷中的關鍵基因和通路。RNA 測序發現 815 個上調基因和 1172 個下調基因。通過箱線圖、主成分分析和火山圖對數據集進行質量控制后，研究者選擇包括 LCN2 在內的 6 個基因，并通過 qRT-PCR 進行驗證。

將本研究肺組織測序數據與 GSE45376 數據集進行交集分析后，發現 109 個共同上調基因。這些基因主要富集于炎癥、細胞凋亡和 MAPK 信號通路。進一步與 GSE151371 數據集比較后發現，LCN2 位于 SCI 患者血液中特異性升高基因的交集中。Western blot 和免疫組化染色證實，損傷后第 3 天脊髓和肺組織中 LCN2 表達升高。免疫熒光染色顯示，LCN2 在肺組織中定位于中性粒細胞，在脊髓中定位于星形膠質細胞和小膠質細胞。血清中 LCN2 水平也升高。此外，在不同 SCI 打擊參數下，LCN2 水平與損傷嚴重程度呈正相關。

圖 2. 小鼠 ASCI 后第 3 天肺組織中 LCN2 的表達。
（A）ASCI 后第 3 天，ASCI 組與假手術組肺組織之間的差異表達基因。
（B）ASCI 后第 3 天肺組織上調基因與 GSE45376 數據集中 ASCI 后脊髓上調基因的交集。
（C）交集基因的 GO 生物過程分析。
（D）GSE151371 數據集中特異性上調的交集基因。
（E）肺組織 RNA 測序數據、GSE151371 和 GSE45376 三者之間共同上調的交集基因。
（F–G）通過免疫組化計算 ASCI 組和假手術組肺組織中 LCN2 陽性區域。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（H）ASCI 組和假手術組肺組織中 LCN2 的 Western blot 結果。
（I）ASCI 組和假手術組肺組織中 LCN2 蛋白表達量定量分析。
（J）分別對 LCN2、Ly6G、F4/80、E-cadherin 和 CD31 進行免疫熒光染色。LCN2 為紅色，稀釋比例 1:1000；Ly6G 為中性粒細胞標志物，綠色，1:300；F4/80 為巨噬細胞標志物，綠色，1:200；E-cadherin 為上皮細胞標志物，綠色，1:1000；CD31 為內皮細胞標志物，綠色，1:500。細胞核用 DAPI 染色，藍色。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（K）損傷后第 3 天肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。數據以均值 ± SEM 表示；****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。BP：生物過程；GO：基因本體論。

3.3 ASCI 后 LCN2 受體和 MAPK/ERK 通路的表達

為探討 LCN2 受體的參與情況，研究者檢測了 LRP2 和 24p3R 的表達。免疫熒光染色顯示，ASCI 后肺組織中 LRP2 表達升高，并且與 LCN2 和中性粒細胞共定位。此外，ASCI 后肺組織中 ERK1/2 表達升高，并與中性粒細胞共定位。

圖 3. 小鼠 ASCI 后第 3 天肺組織中 LCN2 受體和 MAPK/ERK 通路的表達。
（A）ASCI 組和假手術組肺組織中 LCN2、LRP2 和 DAPI 的免疫熒光染色。LCN2 為紅色，稀釋比例 1:1000；LRP2 為 LCN2 受體，綠色，1:500；DAPI 為細胞核標志物，藍色。
（B）ASCI 組和假手術組肺組織中 LCN2、24p3R 和 DAPI 的免疫熒光染色。LCN2 為綠色，1:1000；24p3R 為 LCN2 受體，紅色，1:400；DAPI 為藍色。每個時間點每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（C）損傷后第 3 天肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。
（D）ASCI 組和假手術組肺組織中 Ly6G、LRP2 和 DAPI 的免疫熒光染色。Ly6G 為中性粒細胞標志物，紅色，1:300；LRP2 為綠色；DAPI 為藍色。
（E）ASCI 組和假手術組肺組織中 Ly6G、24p3R 和 DAPI 的免疫熒光染色。Ly6G 為綠色；24p3R 為紅色；DAPI 為藍色。每個時間點每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（F）損傷后第 3 天肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。
（G）ASCI 組和假手術組肺組織中 Ly6G、p-ERK1/2 和 DAPI 的免疫熒光染色。Ly6G 為綠色；p-ERK1/2 為紅色，1:300；DAPI 為藍色。每個時間點每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（H–I）損傷后第 3 天肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。數據以均值 ± SEM 表示；ns 表示無顯著差異；****P < 0.0001；統計方法為雙尾 Student’s t 檢驗。

3.4 LCN2 單克隆抗體可減輕 ASCI 后肺組織病理改變、細胞凋亡、氧化應激和鐵死亡

為研究 LCN2 的功能作用，研究者在 ASCI 后給予小鼠 LCN2 單克隆抗體或重組 LCN2 處理。中和 LCN2 可顯著降低肺損傷評分、肺通透性指標，包括 W/D 比值和 BALF 蛋白濃度，以及炎癥指標，包括 TNF-α、IL-1β 和 MPO；而重組 LCN2 則會加重這些指標。

LCN2 單克隆抗體處理后，細胞凋亡標志物 Bax 和 Cleaved-caspase 3 下調，而 Bcl-2 上調；重組 LCN2 則逆轉了上述變化。TUNEL 染色進一步證實，中和 LCN2 后凋亡細胞減少。ASCI 組中氧化應激相關指標 Nrf2、HO-1 和 NQO1 升高，而 LCN2 單克隆抗體可進一步升高這些指標；重組 LCN2 則抑制這些指標。鐵死亡標志物 ACSL4 和 PTGS2 在 ASCI 組中上調，而 GPX4 下調。LCN2 單克隆抗體可逆轉這些變化，而重組 LCN2 會進一步加重這些變化。此外，Western blot 和免疫熒光結果證實，ASCI 組 ERK1/2 磷酸化水平升高，而 LCN2 單克隆抗體可降低該水平。LCN2 單克隆抗體處理后，LRP2 表達也下降，而重組 LCN2 可使 LRP2 表達升高。

圖 4. 注射 LCN2 單克隆抗體促進恢復，并減輕炎癥、細胞凋亡、氧化應激、鐵死亡及 ERK1/2 磷酸化水平。
（A–B）采用肺損傷評分評估 ASCI 后不同組小鼠肺組織 HE 染色結果。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
（C）ASCI 后不同組小鼠肺組織 W/D 比值。每組 n = 5 只小鼠。
（D–E）通過免疫組化計算不同組肺組織中 MPO 陽性區域。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（F–I）Western blot 顯示 LCN2 對不同組中 Bax、Cleaved-caspase 3 和 Bcl-2 表達的影響。
（J–M）Western blot 顯示 LCN2 對不同組中 Nrf2、HO-1 和 NQO1 表達的影響。
（N–Q）Western blot 顯示 LCN2 對不同組中 ACSL4、PTGS2 和 GPX4 表達的影響。
（R–S）Western blot 顯示 LCN2 對不同組中 p-ERK1/2/ERK1/2 表達的影響。
（T）LRP2 的免疫熒光染色。LRP2 為 LCN2 受體，綠色，1:500；細胞核用 DAPI 染色，藍色；比例尺 = 50 μm。
（U）不同組肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。數據以均值 ± SEM 表示；ns 表示無顯著差異；*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。

3.5 LCN2 基因缺失可減輕 ASCI 后肺組織病理改變、細胞凋亡、氧化應激和鐵死亡

為進一步證實 LCN2 的作用，研究者采用 CRISPR/Cas9 技術構建的 LCN2 敲除小鼠。HE 染色顯示，ASCI 后，與野生型小鼠相比，LCN2 敲除小鼠的肺損傷明顯減輕。LCN2 敲除小鼠的 W/D 比值和 BALF 蛋白濃度也較低。

炎癥標志物 MPO、TNF-α 和 IL-1β 在敲除小鼠中明顯下降。細胞凋亡指標 Bax 和 Cleaved-caspase 3 降低，而 Bcl-2 升高，這與 TUNEL 陽性細胞減少的結果一致。氧化應激標志物 Nrf2、HO-1 和 NQO1 在敲除小鼠中上調。鐵死亡相關標志物 ACSL4 和 PTGS2 在損傷后敲除小鼠中下降，而 GPX4 升高。ERK1/2 磷酸化和 LRP2 表達在敲除小鼠中也受到抑制。

圖 5. LCN2 敲除促進恢復，并減輕炎癥、細胞凋亡、氧化應激、鐵死亡和 ERK1/2 磷酸化水平。
（A–B）采用肺損傷評分評估 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠肺組織 HE 染色結果。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
（C–D）通過免疫組化計算 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠肺組織中 MPO 陽性區域。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 50 μm。
（E–H）Western blot 檢測 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠中 Bax、Cleaved-caspase 3 和 Bcl-2 的蛋白表達水平。
（I–L）Western blot 檢測 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠中 Nrf2、HO-1 和 NQO1 的蛋白表達水平。
（M–P）Western blot 檢測 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠中 ACSL4、PTGS2 和 GPX4 的蛋白表達水平。
（Q–T）Western blot 檢測 ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠中 p-ERK1/2/ERK1/2 的蛋白表達水平。
（U）LRP2 免疫熒光染色。LRP2 為 LCN2 受體，綠色，1:500；細胞核用 DAPI 染色，藍色；比例尺 = 50 μm。
（V）ASCI 后第 3 天 LCN2 野生型和敲除小鼠肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。數據以均值 ± SEM 表示；ns 表示無顯著差異；*P < 0.05，**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001；統計方法為雙尾 Student’s t 檢驗。

3.6 MAPK/ERK 通路激動劑可抑制 LCN2 單克隆抗體的作用，并促進 ASCI 后肺組織鐵死亡

為評估 LCN2、ERK1/2 與鐵死亡之間的調控關系，研究者對小鼠聯合使用重組 LCN2 和 Cilastatin，即 LRP2 抑制劑。免疫熒光染色顯示，Cilastatin 可降低 ERK1/2 磷酸化水平，但重組 LCN2 可恢復該水平。此外，LCN2 單克隆抗體對鐵死亡標志物 GPX4、ACSL4 和 PTGS2 的保護作用，會被 MAPK/ERK 激動劑 LM22B-10 逆轉。

圖 6. MAPK/ERK 通路激動劑通過抑制 ASCI 后小鼠 LCN2 單克隆抗體的作用，促進肺組織鐵死亡。
（A）p-ERK1/2 的免疫熒光染色。p-ERK1/2 為紅色，稀釋比例 1:300；細胞核用 DAPI 染色，藍色；比例尺 = 50 μm。
（B）不同組肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。
（C–D）Western blot 檢測不同組中 ACSL4、PTGS2 和 GPX4 的蛋白表達水平。數據以均值 ± SEM 表示；****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。

3.7 LCN2 單克隆抗體通過抑制 MAPK/ERK 通路和鐵死亡，減輕炎癥、氧化應激和細胞凋亡

為評估 LCN2 單克隆抗體的作用是否依賴 MAPK/ERK 信號和鐵死亡，研究者聯合使用 LM22B-10 和 Erastin 處理小鼠。HE 染色顯示，這兩種藥物均可逆轉 LCN2 單克隆抗體的保護作用，使肺損傷評分升高。MPO 免疫熒光染色和 TNF-α、IL-1β 的 qRT-PCR 結果證實，炎癥反應增強。Western blot 顯示，Bax 和 Cleaved-caspase 3 表達升高，而 Bcl-2 表達降低，提示細胞凋亡增強。氧化應激標志物 Nrf2、HO-1 和 NQO1 則下降。

圖 7. 注射 LCN2 單克隆抗體通過失活 MAPK/ERK 通路并減弱鐵死亡，促進恢復，并抑制小鼠肺組織炎癥、細胞凋亡和氧化應激。
（A–B）在有無 LM22B-10 處理條件下，采用肺損傷評分評估 ASCI 后不同組小鼠肺組織 HE 染色結果。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
（C）MPO 免疫熒光染色。MPO 為中性粒細胞標志物，綠色，1:1000；細胞核用 DAPI 染色，藍色；比例尺 = 50 μm。
（D）在有無 LM22B-10 處理條件下，ASCI 后不同組小鼠肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。
（E–F）Western blot 檢測在有無 LM22B-10 處理條件下，不同組中 Bax、Cleaved-caspase 3 和 Bcl-2 的蛋白表達水平。
（G–H）Western blot 檢測在有無 LM22B-10 處理條件下，不同組中 Nrf2、HO-1 和 NQO1 的蛋白表達水平。數據以均值 ± SEM 表示；***P < 0.001，****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。

3.8 LCN2 基因缺失通過抑制 MAPK/ERK 通路和鐵死亡，減輕炎癥、氧化應激和細胞凋亡

為進一步驗證 MAPK/ERK 通路和鐵死亡在 LCN2 調控肺損傷中的作用，研究者在 ASCI 后對 LCN2 敲除小鼠聯合使用 LM22B-10 和 Erastin 處理。肺組織學結果顯示，與未處理的 LCN2 敲除小鼠相比，聯合處理后肺損傷加重。炎癥標志物 MPO、TNF-α 和 IL-1β 在 LM22B-10 與 Erastin 處理后升高。促凋亡標志物升高，而 Bcl-2 降低。氧化應激指標 Nrf2、HO-1 和 NQO1 受到抑制。這些結果支持 LCN2 通過 ERK 介導的鐵死亡發揮調控作用。

圖 8. LCN2 敲除通過失活 MAPK/ERK 通路并減弱鐵死亡，促進恢復，并抑制小鼠肺組織炎癥、細胞凋亡和氧化應激。
（A–B）在有無 LM22B-10 處理條件下，采用肺損傷評分評估 ASCI 后 LCN2 野生型和敲除小鼠不同組肺組織 HE 染色結果。每組 n = 5 只小鼠，比例尺 = 20 μm。
（C）MPO 免疫熒光染色。MPO 為中性粒細胞標志物，綠色，1:1000；細胞核用 DAPI 染色，藍色；比例尺 = 50 μm。
（D）在有無 LM22B-10 處理條件下，ASCI 后 LCN2 野生型和敲除小鼠不同組肺組織中雙陽性細胞/單陽性細胞的定量分析。
（E–F）Western blot 檢測在有無 LM22B-10 處理條件下，LCN2 野生型和敲除小鼠不同組中 Bax、Cleaved-caspase 3 和 Bcl-2 的蛋白表達水平。
（G–H）Western blot 檢測在有無 LM22B-10 處理條件下，不同組中 Nrf2、HO-1 和 NQO1 的蛋白表達水平。數據以均值 ± SEM 表示；**P < 0.01，***P < 0.001，****P < 0.0001；統計方法為單因素方差分析。

【Citation】:Chen Q, Wang C, Wu H, et al. Lipocalin-2 links spinal cord injury to neurogenic lung injury through MAPK/ERK-ferroptosis signaling: Preliminary evidence for a spinal cord-lung axis.Free Radic Biol Med.2026;248:386-400.

【貢獻】★★★★★

總之，本研究提示，LCN2 可通過激活 MAPK/ERK 通路并促進鐵死亡，參與 ASCI 相關肺損傷，從而加重肺部炎癥、氧化應激和細胞死亡。在本研究模型中，抑制 LCN2/MAPK/ERK 軸可以減輕這些病理過程。這些發現為神經源性肺損傷提供了初步機制解釋，并提出靶向 LCN2 可能是一種潛在治療策略，但仍需要進一步驗證。該研究提出機制的示意圖見圖 9。

圖 9. LCN2 在小鼠脊髓損傷后肺損傷中的作用及機制示意圖。
SCI 后，脊髓組織、肺組織和血液中的 LCN2 水平升高，反映其對損傷的反應。在肺中性粒細胞中，LCN2 及其受體 LRP2，以及 ERK1/2 的磷酸化水平均升高。這些發現提示，循環中的 LCN2 可能通過 LRP2-MAPK/ERK 通路作用于肺中性粒細胞，促進鐵死亡并加重肺損傷。抑制肺組織中的 LCN2/MAPK/ERK 信號軸可減輕炎癥、氧化應激和細胞凋亡，并可能改善小鼠 ASCI 相關肺損傷的預后。該圖使用 Figdraw 繪制。

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