**导读** 本研究聚焦于由横纹肌溶解症引发的急性肾损伤(AKI)这一重要临床问题,深入探讨了巨噬细胞外陷阱(METs)在其中的关键作用。研究首次揭示了血小板激活诱导巨噬细胞释放METs,从而加重AKI的全新机制,并发现针对这一通路的潜在治疗手段,为横纹肌溶解症相关AKI的治疗提供了新的思路。
肌溶解是一种严重的综合征,由骨骼肌损伤引起,受损肌细胞的分解产物进入全身循环。肌损伤通常源于剧烈运动、肌肉缺氧、药物或药物滥用,可能导致危及生命的并发症,如急性肾损伤(AKI)。此外,肌溶解及其AKI并发症可能出现在压榨综合征中,后者常见于自然灾害(如地震)和人为灾害(如战争和恐怖主义)受害者中。研究表明,受损肌肉释放的肌红蛋白可引发这种形式的肾功能障碍。尽管近期有研究将巨噬细胞与肌溶解引起的AKI的病理学联系在一起,但具体的分子机制仍不明确。
在本研究中,我们展示了在肌溶解小鼠模型中,巨噬细胞释放由DNA纤维和颗粒蛋白组成的细胞外陷阱(ETs)。肌溶解期间,坏死肌细胞释放的血红蛋白激活血小板,从而增强巨噬细胞ETs(METs)的形成,涉及增加细胞内活性氧(ROS)的生成和组蛋白去精氨酸化。这是我们首次报告METs与血小板在肌溶解引发的AKI中作为肌红蛋白衍生血红蛋白感应器的意外作用。这一此前未知的机制可能成为治疗该疾病的潜在靶点。
**研究方法**
1. **动物模型构建** 本研究利用小鼠模型模拟横纹肌溶解症,通过向小鼠肌肉内注射甘油诱发该疾病,以观察肾脏损伤情况。同时,采用基因敲除技术培育特定基因缺失小鼠,如PAD4基因敲除(Padi4−/−)小鼠,并通过药物抑制剂(如CLA)干预特定信号通路,比较不同处理组小鼠在模型诱导后的肾脏损伤指标,以探讨METs在病理过程中的作用。
2. **细胞类型耗竭实验** 为研究巨噬细胞、中性粒细胞及血小板在横纹肌溶解症引发AKI中的具体贡献,研究者运用特定手段耗竭这些细胞类型,如使用克隆霉素脂质体耗竭巨噬细胞,抗Ly6G抗体耗竭中性粒细胞,以及抗GPIbα抗体耗竭血小板。通过比较耗竭组与对照组小鼠在模型诱导后的肾脏损伤指标,明确各细胞类型在病理过程中的作用。
3. **免疫组化与免疫荧光染色** 研究者利用免疫组化及免疫荧光技术,对小鼠肾脏组织进行染色,以检测METs的存在与分布。使用特异性标记抗体(如针对CitH3、F4/80等),结合荧光显微镜观察,定位METs在肾脏的具体位置,以分析其与肾脏损伤区域的关联。
4. **体外细胞实验** 研究者体外培养THP-1单核细胞系,诱导其分化为巨噬细胞,模拟体内血小板激活及METs形成过程。通过对巨噬细胞进行预处理(如加入DNaseI、DPI、CLA等),观察不同干预下METs的形成情况,探究血小板激活、ROS生成以及PADs活性等环节对METs形成的影响。
**研究结果**
1. **METs在横纹肌溶解症引发的AKI中的作用** 研究发现,在横纹肌溶解症模型小鼠的肾脏中,METs以无定形DNA结构形式存在,并与citrullinated histone H3(CitH3)共定位,仅在肾小管中发现,而未见于肾小球。与野生型(WT)小鼠相比,PAD4基因敲除(Padi4−/−)小鼠及经PAD抑制剂CLA处理的小鼠,其血清肌酐(Cr)、血尿素氮(BUN)等AKI指标显著降低,且肾脏损伤程度减轻,表明METs在横纹肌溶解症引发AKI中起关键作用。
2. **巨噬细胞与血小板的协同作用** 研究显示,巨噬细胞及血小板的耗竭均能显著减轻横纹肌溶解症引发的肾脏损伤,而中性粒细胞耗竭则无此效果。免疫荧光染色表明,CitH3仅与巨噬细胞标记F4/80共定位,而不与中性粒细胞标记Ly6G共定位。此外,研究还发现,血小板激活后与巨噬细胞上的Mac-1受体结合,触发ROS生成及组蛋白去精氨酸化,从而促进METs的形成。
3. **潜在治疗策略** 研究者尝试多种药物干预,发现血色素结合蛋白(hemopexin)能有效抑制NET及MET形成,减轻AKI损伤。此外,乳铁蛋白(Lf)在体外实验中显著减少血小板诱导的MET形成,并在体内实验中预防了甘油诱导的横纹肌溶解症引发的肾脏损伤。
**讨论** 本研究首次揭示了METs在横纹肌溶解症引发AKI中的关键作用,明确了血小板激活、巨噬细胞参与及ROS、PADs等环节在METs形成中的重要性。研究证实了巨噬细胞与血小板之间的协同作用,血小板激活后通过与巨噬细胞上的Mac-1受体结合,触发一系列信号通路,最终导致METs的形成。这一相互作用在横纹肌溶解症引发的肾脏损伤中起着关键作用,提示针对这一通路进行干预可能成为治疗AKI的新策略。研究中发现的hemopexin及Lf等药物提供了针对横纹肌溶解症引发AKI的潜在治疗效果,为临床治疗带来了新的思路。未来有必要进一步开展临床试验,以验证这些药物的疗效及安全性,争取为横纹肌溶解症患者提供新的治疗选择。
**ATHENS的贡献** 本研究所使用的血色素结合蛋白(hemopexin)由Athens Research & Biotechnology提供,支持了对血色素激活的血小板在横纹肌溶解症引发的急性肾损伤(AKI)中的作用的实验。研究表明,提前4小时静脉注射hemopexin能显著降低肾损伤及血浆DNA释放,但对CK水平没有影响。作为hemo的高亲和力结合蛋白,hemopexin有效抑制了其氧化活性,从而减少了在动物模型中横纹肌溶解症(rhabdomyolysis)所致的AKI相关损伤。
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