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巨噬細胞外陷阱與血小板激活驅動肌溶解腎損傷，揭示治療新靶點

更新時間：2025-08-15   點擊次數(shù)：187次

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，深入探究了巨噬細胞外陷阱（METs）在其中的關鍵作用。研究首-次揭示了血小板激活誘導巨噬細胞釋放METs，進而加劇AKI的全新機制，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。

Nature Medicine


#肌溶解 是一種由骨骼肌損傷引起的嚴重綜合征，隨后受損肌細胞分解產(chǎn)物進入全身循環(huán)。肌損傷通常由劇烈運動、肌肉缺氧、藥物或濫用藥物引起，可能導致危及生命的并發(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害（如地震）和人為災害（如戰(zhàn)爭和恐-怖主義）受害者的緊急狀況。人們認為，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，巨噬細胞釋放由DNA纖維和顆粒蛋白組成的 #細胞外陷阱（ETs）。肌溶解期間從壞死肌細胞中釋放的血紅蛋白激活血小板增強了巨噬細胞ETs（ #METs）的產(chǎn)生，通過增加細胞內活性氧（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器的這一意外作用。這一先前未知的機制可能成為治療該疾病的靶點。

 

 

研究方法

1. 動物模型構建

  • 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）干預特定信號通路，對比不同處理組小鼠在模型誘導后的腎臟損傷指標，以探究METs在病理過程中的作用。

動物模型構建

 

動物模型構建

 

2. 細胞類型耗竭實驗

  • 為分別研究巨噬細胞、中性粒細胞及血小板在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的具體貢獻，研究者運用特定手段耗竭這些細胞類型。例如，使用克隆霉素脂質體耗竭巨噬細胞，借助抗Ly6G抗體耗竭中性粒細胞，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后的腎臟損傷指標，明確各細胞類型在病理過程中的作用。

     

細胞類型耗竭實驗

 

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，研究者對小鼠腎臟組織進行染色，以檢測METs的存在與分布。

  • 使用特異性標記抗體（如針對CitH3、F4/80等），結合熒光顯微鏡觀察，定位METs在腎臟中的具體位置，分析其與腎臟損傷區(qū)域的關聯(lián)。

免疫組化與免疫熒光染色

 

4. 體外細胞實驗

  • 研究者體外培養(yǎng)THP-1單核細胞系，誘導其分化為巨噬細胞后，模擬體內血小板激活及METs形成過程。

  • 通過預處理巨噬細胞（如加入DNase I、DPI、CLA等），觀察不同干預下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。

體外細胞實驗

研究結果

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結構形式存在，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中起關鍵作用。

 

  • METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的作用
    METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的作用

 

2. 巨噬細胞與血小板的協(xié)同作用

  • 研究顯示，巨噬細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，而中性粒細胞耗竭則無此效果。

  • 免疫熒光染色發(fā)現(xiàn)，CitH3僅與巨噬細胞標記F4/80共定位，而不與中性粒細胞標記Ly6G共定位。

  • 此外，研究還發(fā)現(xiàn)，血小板激活后與巨噬細胞上的Mac-1受體結合，觸發(fā)ROS生成及 histone citrullination，進而促進METs形成。

巨噬細胞與血小板的協(xié)同作用
巨噬細胞與血小板的協(xié)同作用（1）.png

 

3. 潛在治療策略

  • 研究者嘗試使用多種藥物干預，發(fā)現(xiàn) #血色素結合蛋白 （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的MET形成，并在體內實驗中預防了甘油誘導的橫紋肌溶解癥引發(fā)的腎臟損傷。

潛在治療策略
潛在治療策略

 

討論

  • 本研究首-次揭示了METs在橫紋肌溶解癥引發(fā)AKI中的關鍵作用，明確了血小板激活、巨噬細胞參與及ROS、PADs等環(huán)節(jié)在METs形成中的重要性。

  • 研究證實了巨噬細胞與血小板間的協(xié)同作用，血小板激活后通過與巨噬細胞上的Mac-1受體結合，觸發(fā)一系列信號通路，最終導致METs形成。這一交互作用在橫紋肌溶解癥引發(fā)的腎臟損傷中起關鍵作用，提示針對此通路的干預可能成為治療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合蛋白（#hemopexin），支持了對heme-activated platelets在rhabdomyolysis誘導的急性腎損傷（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的高親和力結合蛋白，阻止其氧化活性

  • 通過形成復合物抑制heme誘導的MET形成

  • 在動物模型中減少#橫紋肌溶解癥（rhabdomyolysis）誘導的AKI相關損傷


 


關于ATHENS

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