巨噬細(xì)胞外陷阱與血小板激活驅(qū)動肌溶解腎損傷,揭示治療新靶點(diǎn)
本研究聚焦于橫紋肌溶解癥引發(fā)的急性腎損傷(AKI)這一臨床難題,深入探究了巨噬細(xì)胞外陷阱(METs)在其中的關(guān)鍵作用。研究首-次揭示了血小板激活誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞釋放METs,進(jìn)而加劇AKI的全新機(jī)制,并發(fā)現(xiàn)針對此通路的潛在治療手段,為橫紋肌溶解癥引發(fā)的AKI治療提供了新思路。
#肌溶解 是一種由骨骼肌損傷引起的嚴(yán)重綜合征,隨后受損肌細(xì)胞分解產(chǎn)物進(jìn)入全身循環(huán)。肌損傷通常由劇烈運(yùn)動、肌肉缺氧、藥物或濫用藥物引起,可能導(dǎo)致危及生命的并發(fā)癥,如 #急性腎損傷(AKI)。肌溶解及其AKI并發(fā)癥也可能發(fā)生在壓榨綜合征中,#擠壓綜合征(crush syndrome)是一種常見于自然災(zāi)害(如地震)和人為災(zāi)害(如戰(zhàn)爭和恐-怖主義)受害者的緊急狀況。人們認(rèn)為,受損肌肉釋放的肌紅蛋白會觸發(fā)這種AKI形式的腎功能障礙。最近,有研究將巨噬細(xì)胞與肌溶解引起的 #AKI 的疾病病理聯(lián)系起來,但確切的分子機(jī)制尚不清楚。
在本研究中,我們展示了在肌溶解小鼠模型中,巨噬細(xì)胞釋放由DNA纖維和顆粒蛋白組成的 #細(xì)胞外陷阱(ETs)。肌溶解期間從壞死肌細(xì)胞中釋放的血紅蛋白激活血小板增強(qiáng)了巨噬細(xì)胞ETs( #METs)的產(chǎn)生,通過增加細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)生成和組蛋白去精氨酸化。在這里,我們首-次報告了METs和血小板在肌溶解引起的AKI中作為肌紅蛋白衍生血紅蛋白感應(yīng)器的這一意外作用。這一先前未知的機(jī)制可能成為治療該疾病的靶點(diǎn)。
研究方法
1. 動物模型構(gòu)建
研究者采用小鼠模型模擬橫紋肌溶解癥,通過向小鼠肌肉內(nèi)注射甘油誘發(fā)該病癥,以此觀察腎臟損傷情況。
同時,利用基因敲除技術(shù)培育特定基因缺失小鼠,如#PAD4基因 敲除(Padi4?/?)小鼠,以及借助藥物抑制劑(如#CLA)干預(yù)特定信號通路,對比不同處理組小鼠在模型誘導(dǎo)后的腎臟損傷指標(biāo),以探究METs在病理過程中的作用。


2. 細(xì)胞類型耗竭實驗
為分別研究巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞及血小板在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的具體貢獻(xiàn),研究者運(yùn)用特定手段耗竭這些細(xì)胞類型。例如,使用克隆霉素脂質(zhì)體耗竭巨噬細(xì)胞,借助抗Ly6G抗體耗竭中性粒細(xì)胞,以及利用抗GPIbα抗體耗竭血小板。
通過對比耗竭與對照組小鼠在模型誘導(dǎo)后的腎臟損傷指標(biāo),明確各細(xì)胞類型在病理過程中的作用。

3. 免疫組化與免疫熒光染色
借助免疫組化及免疫熒光技術(shù),研究者對小鼠腎臟組織進(jìn)行染色,以檢測METs的存在與分布。
使用特異性標(biāo)記抗體(如針對CitH3、F4/80等),結(jié)合熒光顯微鏡觀察,定位METs在腎臟中的具體位置,分析其與腎臟損傷區(qū)域的關(guān)聯(lián)。

4. 體外細(xì)胞實驗
研究者體外培養(yǎng)THP-1單核細(xì)胞系,誘導(dǎo)其分化為巨噬細(xì)胞后,模擬體內(nèi)血小板激活及METs形成過程。
通過預(yù)處理巨噬細(xì)胞(如加入DNase I、DPI、CLA等),觀察不同干預(yù)下METs形成情況,探究血小板激活、ROS生成、PADs活性等環(huán)節(jié)對METs形成的影響。

研究結(jié)果
1. METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的作用
研究發(fā)現(xiàn),在橫紋肌溶解癥模型小鼠腎臟中,METs以無定形DNA結(jié)構(gòu)形式存在,與citrullinated histone H3(#CitH3)共定位,且僅在腎小管中出現(xiàn),未見于腎小球。
與野生型(WT)小鼠相比,PAD4基因敲除(Padi4?/?)小鼠及經(jīng)PAD抑制劑CLA處理小鼠,其#血清肌酐(Cr)、#血尿素氮(BUN)等AKI指標(biāo)顯著降低,且腎臟損傷程度減輕,表明METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中起關(guān)鍵作用。
2. 巨噬細(xì)胞與血小板的協(xié)同作用
研究顯示,巨噬細(xì)胞及血小板的耗竭均能顯著減輕橫紋肌溶解癥引發(fā)的腎臟損傷,而中性粒細(xì)胞耗竭則無此效果。
免疫熒光染色發(fā)現(xiàn),CitH3僅與巨噬細(xì)胞標(biāo)記F4/80共定位,而不與中性粒細(xì)胞標(biāo)記Ly6G共定位。
此外,研究還發(fā)現(xiàn),血小板激活后與巨噬細(xì)胞上的Mac-1受體結(jié)合,觸發(fā)ROS生成及 histone citrullination,進(jìn)而促進(jìn)METs形成。


3. 潛在治療策略
研究者嘗試使用多種藥物干預(yù),發(fā)現(xiàn) #血色素結(jié)合蛋白 (hemopexin)能有效抑制NET及MET形成,從而減輕AKI損傷。
此外,#乳鐵蛋白(Lf)在體外實驗中顯著減少血小板誘導(dǎo)的MET形成,并在體內(nèi)實驗中預(yù)防了甘油誘導(dǎo)的橫紋肌溶解癥引發(fā)的腎臟損傷。


討論
本研究首-次揭示了METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的關(guān)鍵作用,明確了血小板激活、巨噬細(xì)胞參與及ROS、PADs等環(huán)節(jié)在METs形成中的重要性。
研究證實了巨噬細(xì)胞與血小板間的協(xié)同作用,血小板激活后通過與巨噬細(xì)胞上的Mac-1受體結(jié)合,觸發(fā)一系列信號通路,最終導(dǎo)致METs形成。這一交互作用在橫紋肌溶解癥引發(fā)的腎臟損傷中起關(guān)鍵作用,提示針對此通路的干預(yù)可能成為治療AKI的新策略。
研究中發(fā)現(xiàn)的hemopexin及Lf等藥物展現(xiàn)出對橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI的潛在治療效果,為臨床治療提供了新思路。未來需進(jìn)一步開展臨床試驗,驗證這些藥物的療效及安全性,以期為橫紋肌溶解癥患者帶來新的治療選擇。
ATHENS為本研究所提供的產(chǎn)品
Athens Research & Biotechnology為本研究提供了血色素結(jié)合蛋白(#hemopexin),支持了對heme-activated platelets在rhabdomyolysis誘導(dǎo)的急性腎損傷(AKI)中作用的實驗,揭示了通過在給藥前4小時靜脈注射hemopexin,可以顯著降低腎損傷和血漿DNA釋放,而對CK水平?jīng)]有影響。
這些產(chǎn)品在本研究中的功能用途:
作為heme的高親和力結(jié)合蛋白,阻止其氧化活性
通過形成復(fù)合物抑制heme誘導(dǎo)的MET形成
在動物模型中減少#橫紋肌溶解癥(rhabdomyolysis)誘導(dǎo)的AKI相關(guān)損傷
關(guān)于ATHENS
Athens Research & Technology公司(ART),自1986年成立以來,已近40年專注于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)天然蛋白質(zhì),致力于為體外診斷(IVD)行業(yè)及研究人員提供高純度、高活性的產(chǎn)品。我們的制造流程嚴(yán)格,質(zhì)量承諾值得信賴,確??蛻裟軌蛞蕾囄覀兊牡鞍踪|(zhì)開發(fā)可靠、準(zhǔn)確的診斷試劑,滿足當(dāng)今醫(yī)療保健的迫切需求。

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