本研究聚焦于横纹肌溶解症引发的急性肾损伤(AKI)这一临床挑战,深入探讨了巨噬细胞外陷阱(METs)在此过程中的关键作用。我们首次揭示了血小板激活诱导巨噬细胞释放METs、进而加重AKI的全新机制,并发现这一通路的潜在治疗手段,为横纹肌溶解症引发的AKI治疗开辟了新思路。
肌溶解是一种严重的综合征,由骨骼肌损伤引起,导致受损肌细胞的降解产物进入全身循环。肌损伤通常由剧烈运动、肌肉缺氧或药物滥用造成,可能引发致命的并发症,如急性肾损伤(AKI)。肌溶解及其AKI并发症在压榨综合征中同样可能出现,压榨综合征常见于自然灾害(如地震)和人为灾害(如战争和恐怖主义)受害者。人们认为,受损肌肉释放的肌红蛋白可能触发这种AKI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的疾病病理联系起来,但具体分子机制仍不明确。
在本研究中,我们的成果显示,在肌溶解小鼠模型中,巨噬细胞释放由DNA纤维及颗粒蛋白组成的细胞外陷阱(ETs)。在肌溶解期间,由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METs的生成,这一过程通过增加细胞内活性氧(ROS)的产生和组蛋白去精氨酸化实现。我们首次报告了METs与血小板在肌溶解引起的AKI中作为肌红蛋白衍生血红蛋白感应器的意外作用。这一机理的发现可能成为治疗该疾病的靶点。
在研究方法方面,我们通过小鼠模型构建横纹肌溶解症,采用甘油注射诱发肌肉损伤,观察其对肾脏的影响,并结合基因敲除技术(如PAD4基因敲除小鼠)以及药物抑制剂(如CLA),分析不同处理组小鼠的肾脏损伤指标,以探究METs在病理过程中的作用。其次,我们进行了细胞类型耗竭实验,分别耗竭巨噬细胞、中性粒细胞和血小板,以明确这些细胞在横纹肌溶解症引发的AKI中的具体贡献。此外,我们利用免疫组化和免疫荧光染色技术,对小鼠肾脏组织进行染色,检测METs的存在与分布,并分析其与肾脏损伤区域的关系。最后,我们开展体外细胞实验,培养THP-1单核细胞系并诱导其分化为巨噬细胞,以模拟血小板激活及METs形成过程,探究不同干预对METs形成的影响。
研究结果表明,METs在横纹肌溶解症引发的AKI中起到关键作用。在肌溶解模型小鼠肾脏中,METs以无定形DNA结构形式存在,并与citrullinated histone H3(CitH3)共定位,且仅在肾小管出现。与野生型小鼠比较,PAD4基因敲除和经过PAD抑制剂CLA处理的小鼠,其AKI指标(如血清肌酐和血尿素氮)显著降低,且肾脏损伤程度减轻。此外,巨噬细胞与血小板协同作用,均能显著减轻肾脏损伤,而中性粒细胞的耗竭则未见明显效果。研究显示,血小板激活后与巨噬细胞上的Mac-1受体结合,从而触发ROS生成及组蛋白去精氨酸化,促进METs形成。
针对潜在治疗策略的研究发现,血色素结合蛋白(hemopexin)能有效抑制NET及MET形成,减轻AKI损伤。同时,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肾脏损伤。综上,本研究首次揭示了METs在横纹肌溶解症引发的AKI中的关键作用,明确了血小板激活、巨噬细胞参与及ROS、PADs在METs形成中的重要性。研究证实了巨噬细胞和血小板之间的协同作用,并为横纹肌溶解症引发的AKI提供了新的治疗思路,如针对这一通路的干预可能成为新的治疗策略。未来将进一步开展临床试验,验证这些潜在疗法的效果及安全性,为横纹肌溶解症患者带来新的选择。
本研究特别感谢俄罗斯专享会294及Athens Research & Biotechnology对本研究的支持,提供了血色素结合蛋白,并帮助我们揭示了hemopexin在肌红蛋白诱导的急性肾损伤中的潜在保护作用。这些研究成果为今后的研究和临床实践提供了重要的理论基础。
总之,面对横纹肌溶解症引发的AKI,我们将积极探索相关机制,努力开发新的诊疗方案,为患者提供更好的医疗服务。