本研究专注于由横纹肌溶解症引起的急性肾损伤(AKI),深入探讨巨噬细胞外陷阱(METs)在该病程中的关键作用。研究首度揭示了血小板激活诱导巨噬细胞释放METs,从而加剧AKI的全新机制,发现该通路的潜在治疗方案,为横纹肌溶解症引起的AKI的治疗提供了新的思路。
背景介绍
肌溶解症是一种因骨骼肌损伤而导致的严重综合症,受损肌细胞的分解产物进入全身循环,引发严重的临床后果。肌损伤通常源于剧烈运动、缺氧、药物或药物滥用等,可能引发危及生命的并发症,例如急性肾损伤(AKI)。在压榨综合征中也可能发生此类肌溶解症。近年来的研究表明,肌红蛋白的释放可能会引起AKI。尽管已有研究将巨噬细胞与肌溶解引起的AKI病理相关联,但确切的分子机制仍不明确。
研究方法
1. 动物模型构建
研究者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,观察肾脏受损情况。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)干预信号通路,分析不同处理组小鼠在模型诱导后的肾脏损伤指标,探索METs在病理过程中的作用。
2. 细胞类型耗竭实验
为准确研究巨噬细胞、中性粒细胞及血小板在肌溶解症引发AKI中的贡献,研究者采用特定手段耗竭这些细胞。例如,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。比较耗竭组与对照组小鼠的肾损伤指标,明确各细胞类型的病理作用。
3. 免疫组化与免疫荧光染色
研究者使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。通过特异性标记抗体(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,并分析其与肾脏损伤区域的相关性。
4. 体外细胞实验
研究者还体外培养THP-1单核细胞系,并诱导其分化为巨噬细胞,模拟内源性血小板激活及METs形成过程。通过预处理巨噬细胞(如加入DNaseI、DPI、CLA等),观察不同干预下METs的形成情况,以及血小板激活、ROS生成、PADs活性对METs形成的影响。
研究结果
1. METs在横纹肌溶解症引发AKI中的作用
研究表明,在横纹肌溶解症模型小鼠的肾脏中,METs以无定形DNA结构存在,并与citrullinated histone H3(CitH3)共定位,且仅在肾小管中发现,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,表明METs在横纹肌溶解症引发AKI中具有重要作用。
2. 巨噬细胞与血小板的协同作用
巨噬细胞和血小板的耗竭显著减轻了横纹肌溶解症引发的肾脏损伤,而中性粒细胞的耗竭则未见有效果。免疫荧光染色显示,CitH3与巨噬细胞标记F4/80共定位,而与中性粒细胞标记Ly6G无共定位。此外,研究发现血小板激活后通过结合巨噬细胞上的Mac-1受体,触发ROS生成及组蛋白去精氨酸化,进一步促进METs的形成。
3. 潜在治疗策略
研究发现,血色素结合蛋白(hemopexin)能够有效抑制NET和MET的形成,进而减轻AKI的损伤。此外,乳铁蛋白(Lf)在体外实验中显著减少了血小板诱导的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起的肾脏损伤。
讨论
本研究初步揭示了METs在横纹肌溶解症引发的AKI中的重要角色,明确了血小板激活、巨噬细胞参与及ROS、PADs等环节在METs形成中的关键性。研究确认了巨噬细胞与血小板的协同作用,血小板激活通过与巨噬细胞上的Mac-1受体结合,启动了一系列信号通路,最终促成METs的形成。这种相互作用在横纹肌溶解症引发的肾损伤中至关重要,提示针对这一通路的干预可能成为治疗AKI的新策略。研究中所发现的hemopexin及Lf等药物展现出了对横纹肌溶解症引发AKI的潜在治疗效果,为临床治疗提供了新的思路。
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