马匹气道黏液的蛋白质组学分析揭示哮喘表型的成分变化

为什么马的气道黏液重要

任何看过马在满是尘土的环境中咳嗽的人都能理解呼吸问题如何限制动物的健康与运动表现。在许多马匹中，一种慢性“哮喘”会导致浓稠、粘滞的黏液堵塞气道。本研究旨在利用现代蛋白质分析工具，仔细探查这些黏液的真实组成。通过比较来自健康马以及轻中度或重度哮喘马的黏液，研究者希望发现分子线索，解释为何黏液会变得异常——并且这些线索如何帮助改进诊断和治疗。

马的两种哮喘类型

马哮喘是马最常见的非感染性肺病之一。它主要有两种形式：轻中度马哮喘（MEA），常见于年轻或中年马，表现为偶发咳嗽和运动能力下降；以及重度马哮喘（SEA），通常发生在年长马，导致频繁咳嗽、静息时明显呼吸困难以及小气道大量黏液堵塞。在两种形式中，气道都会充满过量黏液和炎性细胞，尤其是一种称为中性粒细胞的白细胞。由于马与人类哮喘在许多方面相似，理解马气道黏液中的变化也能为人类疾病提供见解。

通过蛋白质图谱深入黏液

研究团队收集了从马下气道冲洗得到的液体，随后分离出黏液部分并将其蛋白质切割成较小片段，借助质谱进行详细检测。这一技术使他们在来自八匹健康马、六匹MEA马和十匹SEA马的黏液样本中鉴定并定量了2275种不同蛋白质。总体来看，健康马与哮喘马共享大多数蛋白质，但某些蛋白仅在病马或仅在健康马中出现，且其相对含量常常不同。当研究者用统计方法根据蛋白质模式对样本进行分组时，健康马明显与哮喘马分开，突出显示了黏液中独特的“哮喘指纹”，尽管两种哮喘严重程度之间存在重叠。

疾病中发生变化的关键黏液蛋白

在众多蛋白中，研究重点放在黏蛋白上——这些大型含糖分子赋予黏液凝胶样的特性。检测到两种凝胶形成型黏蛋白 MUC5AC 和 MUC5B，以及两种膜结合型黏蛋白 MUC1 和 MUC4。MUC5AC 在两种哮喘类型中都高于健康对照，而 MUC5B 主要在重度病例中上升，与这些马表现出的更粘稠黏液和气道堵塞相符。MUC1 未显示明显差异。相比之下，MUC4 非常突出：在 MEA 和 SEA 中均显著增加，与气道中中性粒细胞数量密切相关，并且在诊断性能测试中几乎能完美区分健康马与哮喘马。其他与黏液相关的蛋白质，包括修饰黏蛋白糖链的酶以及称为水通道蛋白的通水蛋白，也发生了变化，提示哮喘中的黏液不仅数量增加，而且在化学和物理特性上有所不同。

炎症、重塑与免疫防御

将蛋白列表输入通路与功能数据库后，研究者在两种哮喘类型中都观察到强烈的炎症和应激反应特征。许多上调的蛋白与先天免疫、中性粒细胞活性和血液凝固过程相关。气道上皮的结构蛋白和周围支持基质的成分也富集，表明存在持续的组织重塑。有趣的是，轻中度哮喘在细胞外基质变化和凝血相关通路上显示出相对更强的信号，暗示气道壁的重塑在临床严重性出现之前即可开始。若干有助于在黏液中运输和组装抗体的免疫蛋白，如高聚合免疫球蛋白受体（PIGR）和连接链 JCHAIN，在哮喘黏液中也增高，与可能由吸入霉菌或其他环境触发物驱动的局部激活免疫防御相一致。

这对马匹及更广泛领域的意义

对非专业读者来说，核心信息是：在马哮喘中，问题不仅仅是“黏液太多”——而是黏液的配方不同。凝胶形成黏蛋白的比例、像 MUC4 这样的表面黏蛋白、水分处理通道和免疫因子等的平衡都发生了变化，可能使黏液更为浓稠、粘滞且更难清除。这些组成上的改变与观察到的黏液栓塞增多和气道中大量中性粒细胞的存在一致。由于其中一些蛋白，特别是 MUC4 和若干与抗体相关的成分，能够很好地区分健康马与哮喘马，它们可能成为未来用于诊断哮喘或追踪治疗效果的生物标志物。该研究也强化了马作为人类哮喘模型的价值，展示了对单一黏性物质——气道黏液——的深入研究如何揭示肺部健康的关键信息。

引用: Bartenschlager, F., Kuropka, B., Schmitz, P. et al. Proteomic profiling of equine airway mucus reveals compositional changes in asthmatic phenotypes. Sci Rep 16, 5880 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38766-3

关键词: 马匹哮喘, 气道黏液, 黏蛋白, 蛋白质组学, 马呼吸系统疾病