幼稚中性粒细胞形成胞外诱捕网在体外循环相关急性肺损伤中的作用机制研究

Although cardiopulmonary bypass (CPB) can provide effective respiratory support, it can also cause acute lung injury (ALI) and lead to serious consequences. Previous publications reported that neutrophils induce ALI mainly by releasing proteinases and inflammatory mediators. Recent studies in infectious diseases revealed that neutrophils play a dual role of anti-infection and tissue damage by forming the neutrophil extracellular traps (NETs). Our previous study demonstrated that CPB can also induce NETs formation as an aseptic inflammatory stimulation. Comparing with mature neutrophils, immature neutrophils are more likely to form NETs taking the advantages of cell quantity, chemotaxis and signaling pathways. We hypothesized that immature neutrophils might be the major cell source of induced by CPB and play an important role in the CPB related ALI. On the basis of our previous work, we proposed to testify the roles of NETs in CPB related ALI in vivo by using rat CPB model, and to compare the ability of NETs formation of immature and mature neutrophils in vitro. We aim to explore the molecular mechanism of such differences through the signaling pathways involving NETs induction and formation, and finally to provide theoretical basis and experimental evidence for clinical prevention and treatment of CPB related ALI.

体外循环(CPB)能提供有效的呼吸循环支持，但可引发急性肺损伤(ALI)而导致严重后果。既往研究认为中性粒细胞主要通过释放蛋白酶及炎性介质引发ALI。近期在感染性疾病领域研究中发现：中性粒细胞通过形成胞外诱捕网(NETs)，发挥抗感染和组织损伤的双重作用。我们前期工作证实：CPB作为无菌性炎性刺激，亦可诱发NETs形成；并且发现幼稚粒细胞在细胞数量、趋化能力、NETs诱导和生成信号通路等方面，与成熟粒细胞存在差异，推测“幼稚中性粒细胞可能是CPB诱发NETs形成的主要细胞群体，在CPB相关ALI中发挥重要作用”。申请人拟在前期工作基础上，采用CPB大鼠模型，体内验证NETs在CPB相关ALI中的作用；在体外比较幼稚和成熟中性粒细胞形成NETs能力的差异，从NETs诱导和生成信号通路两方面探讨造成这种差异的分子机制，为临床预防和治疗CPB相关ALI提供理论依据和实验证据。

体外循环(CPB)能够为手术患者提供有效的呼吸循环支持，但可引发急性肺损伤(ALI)而导致严重后果。我们前期研究发现，CPB作为无菌性炎性刺激，亦可诱发中性粒细胞通过形成胞外诱捕网(NETs)形成，造成肺损伤。而幼稚粒细胞在细胞数量、趋化能力、NETs诱导和生成信号通路等方面，与成熟粒细胞存在差异，推测“幼稚中性粒细胞可能是CPB诱发NETs形成的主要细胞群体，在CPB相关ALI中发挥重要作用”。.申请人在前期工作基础上，动态监测心脏瓣膜病行CPB手术患者围手术期、应用ECMO辅助的心脏术后心源性休克患者辅助期间及脱机后一周内的NETs的形成及变化规律，CPB手术可诱发中性粒细胞形成大量的NETs，NETs的含量与CPB辅助时间及中性粒细胞数目显著正相关；采用CPB大鼠模型，术后3小时cf-DNA增高至峰值，术后24小时逐渐恢复，其变化规律与CPB患者一致；CPB术后肺组织免疫荧光结果表明NETs可能参与CPB相关ALI；体外比较幼稚和成熟中性粒细胞形成NETs能力的差异，发现Erk和p38两个信号通路分子磷酸化的时相在幼稚和成熟粒细胞中有差异。此外，我们发现cfDNA水平与ECMO患者的临床结局无直接相关，细胞培养上清及患者血浆与肺泡上皮细胞共培养的结果提示了CPB，ECMO支持时应用的肝素具有拮抗NETs造成的肺损伤作用，NETs在组织脏器局部及系统性炎症反应中发挥着不同的作用。