在癌症治疗的战场上，放疗是一把双刃剑。它能精准打击癌细胞，却也会对正常组织造成不小的伤害，其中，放射性皮肤损伤（Radiation-induced Skin Injury，RISI）就是放疗常见且棘手的副作用。大约 95% 接受放疗的患者都会遭遇 RISI，而且核武器或脏弹的放射性尘埃也可能引发严重的皮肤损伤。与普通伤口或烧伤不同，RISI 是因 DNA 等生物大分子受到直接损伤，使得细胞状态和愈合过程发生显著改变，不仅愈合困难，还会给患者带来沉重的身心负担和经济压力。

近年来，研究发现电离辐射后衰老细胞的积累是导致 RISI 愈合障碍的重要原因。这些衰老细胞会积极分泌衰老相关分泌表型（Senescence-Associated Secretory Phenotypes，SASP），加剧辐射诱导的溃疡和纤维化，阻碍伤口愈合。虽然通过基因或药物手段清除衰老细胞能够恢复组织稳态，为治疗 RISI 带来了新的希望，但目前仍存在诸多未解之谜。比如，参与清除衰老细胞的免疫细胞类型尚不明确，免疫细胞清除衰老细胞的能力在疾病状态下为何会受损，以及在 RISI 病程中，免疫细胞对衰老细胞的清除能力是否会随时间变化而不同。

与此同时，NLRP3（NOD-like receptor family pyrin domain-containing 3，NOD 样受体家族含 pyrin 结构域 3）作为一种细胞内模式识别受体，在巨噬细胞中广泛参与炎症因子释放和细胞焦亡（pyroptosis）过程 ，已有研究表明它在辐射诱导的结肠和皮肤损伤中发挥着保护作用，但它能否通过介导巨噬细胞对衰老细胞的吞噬来减轻 RISI，还不得而知。另外，诺卡氏菌红色细胞壁骨架（Nocardia rubra cell wall skeleton，Nr-CWS）作为一种已获批用于宫颈癌辅助治疗的免疫调节剂，其在 RISI 中的作用也尚不明确。

为了揭开这些谜团，陆军军医大学的研究人员在《Journal of Translational Medicine》期刊上发表了题为 “Targeting the NLRP3 in macrophages contributes to senescence cell clearance in radiation-induced skin injury” 的论文。他们发现巨噬细胞中的 NLRP3 是衰老细胞免疫监视的关键干预靶点，而 Nr-CWS 有望成为加速 RISI 中衰老细胞清除的潜在治疗药物，这一成果为 RISI 的治疗开辟了新的方向。

研究人员为了深入探究这一课题，采用了多种先进的技术方法。首先，利用单细胞 RNA 测序（scRNA sequencing），从单细胞层面解析细胞的基因表达情况，分析不同细胞类型在 RISI 过程中的变化以及巨噬细胞的异质性。其次，运用免疫组织化学（immunohistochemistry）和免疫荧光（immunofluorescence）技术，直观地观察组织和细胞中特定蛋白的表达和定位，判断衰老细胞和免疫细胞的分布与变化。此外，还构建了原代细胞共培养系统（primary cell co-culture system），模拟体内环境，研究细胞间的相互作用。

为了评估 RISI 中衰老细胞的清除能力，研究人员对比了伤口愈合和 RISI 过程中衰老细胞数量的变化。在伤口愈合实验中，他们在小鼠背部制造了直径 1 厘米的全层穿孔伤口，然后像细心的观察者一样，在第 0、3、7 和 14 天监测伤口愈合情况。通过宏观观察和 HE 染色发现，14 天后伤口基本愈合，衰老相关蛋白的表达先是短暂上升，随后迅速降至基线水平，免疫荧光染色也显示衰老细胞主要在穿刺后 7 天出现在肉芽组织中。

而在 RISI 实验中，给小鼠单次照射 35 Gy 的 X 射线后，小鼠皮肤出现了红斑、干湿性脱皮、毛发变白和纤维化等典型症状。HE 染色结果显示，辐射后 10 天，表皮开始出现水肿、凋亡坏死、毛囊破坏和角质层脱落；20 天后，表皮脱落溃疡，伴有大量炎性细胞浸润；30 天后，炎性细胞减少，但表皮增厚，胶原纤维沉积明显。同时，衰老相关蛋白的表达在辐射后 10 天显著增加，20 天后虽有所下降，但仍高于对照组，免疫荧光染色也表明衰老细胞在表皮和真皮中积累，且 30 天时数量仍显著高于未辐射组。进一步通过 scRNA 测序发现，辐射后衰老细胞的比例逐渐增加，不同类型的衰老细胞在不同时间点也有所变化，这表明 RISI 中衰老细胞的清除存在障碍。

之前的 scRNA 测序发现，辐射后 30 天真皮中衰老细胞的比例下降，这让研究人员推测可能有免疫细胞参与了衰老细胞的清除。于是，他们通过多重免疫荧光染色发现，辐射后 20 天和 30 天，真皮中衰老细胞的数量显著减少，而表皮中则无明显变化，这说明免疫监视并未完全失效。在评估参与清除衰老细胞的主要免疫细胞类型时，研究人员发现巨噬细胞在数量和位置上都比 T 细胞和 NK 细胞更具优势，这表明巨噬细胞可能是清除真皮衰老细胞的主要细胞类型。而且，随着时间推移，巨噬细胞清除衰老细胞的能力逐渐增强，15 天后，衰老细胞与巨噬细胞的数量呈负相关。

为了进一步验证巨噬细胞对辐射诱导的衰老细胞的清除能力，研究人员在体外诱导成纤维细胞衰老，然后与原位巨噬细胞进行共培养。结果发现，辐射后 20 天提取的巨噬细胞能够有效吞噬衰老的成纤维细胞，这一结果有力地证明了巨噬细胞在清除衰老细胞中的重要作用。

巨噬细胞清除衰老细胞的能力存在差异，背后的原因是什么呢？研究人员通过 scRNA 测序对高、低衰老细胞清除能力的巨噬细胞进行分析，发现了许多差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs）。KEGG 分析显示，低清除能力的巨噬细胞参与 DNA 损伤相关途径，而高清除能力的巨噬细胞与胞葬作用（efferocytosis）和 NOD 样受体途径相关。NLRP3 作为 NOD 样受体信号通路的关键蛋白，在高清除能力的巨噬细胞中表达上调，通过蛋白质 - 蛋白质相互作用（Protein–Protein Interaction，PPI）分析也确定了 Nlrp3 是高清除能力巨噬细胞的核心基因。

研究人员还通过多种实验方法进一步验证了这一结果，如 scRNA 测序、蛋白质免疫印迹（western blot）和实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR），都表明高清除能力的巨噬细胞中 NLRP3 水平更高。免疫荧光染色也显示，辐射后 10 天，低清除能力的巨噬细胞中 NLRP3 表达降低，而 30 天时表达增加。通过对巨噬细胞亚群的分析，发现抗炎巨噬细胞（Anti-inflammatory macrophages，AIM）在低清除能力的巨噬细胞中占主导，而促炎巨噬细胞（Pro-inflammatory macrophages，PIM）在高清除能力的巨噬细胞中占主导，且 PIM 与衰老成纤维细胞的相互作用最强，Nlrp3 表达也更高。

既然高清除能力的巨噬细胞中 NLRP3 表达上调，那么 NLRP3 对巨噬细胞清除衰老细胞的能力有何影响呢？研究人员用 NLRP3 抑制剂 MCC950 和激动剂 BMS-986299 处理具有高清除能力的原位巨噬细胞，结果发现，抑制剂会降低巨噬细胞的迁移和吞噬能力，而激动剂则会增强这些能力。在共培养系统中，抑制 NLRP3 会损害巨噬细胞对衰老细胞的清除能力，而激活 NLRP3 则能显著提高清除能力。

为了更深入研究 NLRP3 的作用，研究人员构建了巨噬细胞 Nlrp3 条件性敲除小鼠。实验结果表明，敲除 Nlrp3 后，巨噬细胞的吞噬能力显著降低，共培养系统中衰老细胞的死亡率也降低，这充分说明抑制巨噬细胞中的 NLRP3 会阻碍对衰老细胞的免疫监视。

在体外实验明确了 NLRP3 的重要作用后，研究人员在体内进行验证。他们构建了野生型和 Nlrp3 敲除小鼠的 RISI 皮肤损伤模型，结果发现，Nlrp3 敲除小鼠在辐射后 20 天，皮肤的溃疡、脱皮和炎性渗出明显更严重，评分更高。HE 染色显示，敲除组在 20 天时炎症浸润更多，30 天时渗出严重且表皮覆盖不良。免疫荧光染色发现，敲除组巨噬细胞数量增加，衰老细胞标记物的表达也显著增加，这表明敲除 Nlrp3 会导致衰老细胞积累，加重 RISI，不利于伤口愈合。

巨噬细胞中 NLRP3 表达水平降低的原因是什么呢？研究人员发现，衰老细胞分泌的 IL-33 可能是 “罪魁祸首”。之前的研究表明 IL-33 是辐射后衰老细胞中高表达的 SASP 之一，且能抑制巨噬细胞中 NLRP3 的水平。在本研究中，研究人员发现辐射后衰老成纤维细胞中 IL-33 的表达显著增加，用不同浓度的 IL-33 预处理巨噬细胞后，LPS 诱导的 Nlrp3 表达受到抑制。在体内注射 IL-33 中和抗体后，NLRP3 的表达水平显著增加，衰老相关蛋白的表达降低，这说明衰老细胞分泌的 IL-33 会导致巨噬细胞 NLRP3 表达紊乱。

既然 NLRP3 对巨噬细胞清除衰老细胞如此重要，那么能否通过激活 NLRP3 来减轻 RISI 呢？研究人员想到了 Nr-CWS。他们给辐射后的大鼠涂抹 Nr-CWS 凝胶，结果发现，虽然 10 天时，Nr-CWS 处理组肢体红肿更严重，但 60 天时，对照组出现严重溃疡和坏死，而处理组症状较轻，爪子结构完整。HE 染色也显示，处理组在 60 天时纤维化程度明显减轻。ELISA 分析表明，处理组早期炎症反应增强，但后期炎症因子 IL1α 水平低于对照组。免疫荧光染色发现，处理组 NLRP3 表达增加，衰老细胞标记物 P21 的表达降低，体外实验也证明 Nr-CWS 能增强巨噬细胞的迁移和吞噬能力，这表明 Nr-CWS 可以激活巨噬细胞中的 NLRP3，减轻衰老细胞负担，对 RISI 具有保护作用。

这项研究意义重大。它首次明确了巨噬细胞是辐射后清除真皮衰老细胞的主要免疫细胞，其清除能力具有时间依赖性，为深入理解 RISI 的发病机制提供了新的视角。同时，揭示了 NLRP3 在巨噬细胞清除衰老细胞过程中的关键作用，为干预 RISI 提供了重要的分子靶点。此外，发现衰老细胞分泌的 IL-33 会抑制巨噬细胞 NLRP3 的表达和吞噬活性，进一步完善了对 RISI 中免疫调节机制的认识。最重要的是，证实了 Nr-CWS 作为一种潜在治疗药物，能够激活巨噬细胞 NLRP3，加速衰老细胞清除，促进 RISI 愈合，为临床治疗 RISI 提供了新的策略和希望。

不过，研究也存在一些局限性。虽然发现了巨噬细胞能清除衰老细胞，但具体的分子机制还不清楚；Nr-CWS 激活 NLRP3 的详细过程也有待深入研究。未来的研究需要更全面、系统地探索这些问题，进一步验证 NLRP3 对巨噬细胞吞噬作用的影响，为攻克 RISI 带来更多可能。