中性粒細胞胞外陷阱通過Wnt7a/β-連環蛋白/HDAC5通路加劇敗血癥相關肺損傷中的內皮緊密連接功能障礙
《Translational Research》:Neutrophil extracellular traps exacerbate endothelial tight junction dysfunction via the Wnt7a/β-catenin/HDAC5 pathway in sepsis-associated lung injury
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時間:2026年01月09日
來源:Translational Research 5.9
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中性粒細胞胞外陷阱(NETs)通過激活Wnt7a/β-catenin/HDAC5信號通路,導致肺微血管內皮細胞緊密連接蛋白Claudin-5表達下調,引發屏障功能障礙,加重膿毒癥相關性急性肺損傷(SI-ALI),抑制該通路可改善小鼠模型預后。
錢雅紅|朱水南|李晨寧|孫海陽|詹珍珍|張浩|郭克芳
復旦大學中山醫院麻醉科,上海,中國
摘要
敗血癥是一種復雜的臨床疾病,由感染相關的宿主反應引起,導致急性器官功能障礙和高死亡風險。在受影響的器官中,肺部特別容易發生敗血癥。敗血癥誘導的急性肺損傷(SI-ALI)是敗血癥患者中常見且嚴重的并發癥。中性粒細胞胞外陷阱(NETs)在免疫和炎癥調節中起著重要作用。我們之前的研究表明NETs與SI-ALI之間存在密切關聯。然而,NETs介導內皮細胞(EC)屏障完整性與炎癥反應之間相互作用的機制尚未完全闡明。通過重新分析我們的RNA-seq數據,我們發現NETs刺激的HUVECs中細胞黏附分子通路增強,差異表達基因Wnt7a、HDAC5和Claudin-5被篩選出來。通過STRING分析進一步建立了這些差異表達基因之間的關系。通過定量PCR(qPCR)、Western blotting和免疫熒光染色評估了Claudin-5和Wnt7a/β-連環蛋白/HDAC5信號通路蛋白的表達水平。同時,我們使用盲腸結扎和穿刺(CLP)模型在小鼠中誘導敗血癥,以研究NETs在體內的功能。在我們的研究中,我們證明了NETs通過Wnt7a/β-連環蛋白信號激活途徑激活HDAC5基因表達,進而下調緊密連接(TJ)蛋白(包括Claudin-5、ZO-1和Occludin)的表達。這導致肺微血管內皮細胞的屏障功能受損,并在SI-ALI的小鼠模型中惡化了預后。此外,破壞NETs或抑制Wnt7a或HDAC5可以減輕內皮細胞中緊密連接蛋白的降解,改善敗血癥小鼠的預后。總之,我們的發現表明NETs通過Wnt7a/β-連環蛋白/HDAC5軸在SI-ALI的進展過程中導致肺內皮屏障功能障礙。
引言
在敗血癥中,宿主對感染的反應失調,最終導致嚴重的器官功能障礙,構成重大的臨床挑戰1。盡管重癥監護技術有所進步,敗血癥仍然是全球死亡和發病率的主要原因之一,大多數可用治療都是重癥監護病房(ICUs)中的支持性護理2。肺是一個重要的器官,負責氣體交換,在敗血癥發作期間是最常受影響的器官之一3。高死亡率與敗血癥誘導的急性肺損傷(SI-ALI)密切相關,這是敗血癥患者常見的嚴重后果4。急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)和SI-ALI是重要的臨床綜合征,其特征為難治性低氧血癥、非心源性肺水腫和呼吸窘迫5。內皮屏障功能障礙導致炎癥增加和血管通透性升高,這是ALI/ARDS的關鍵病理特征之一6。
內皮由內皮細胞(ECs)組成,形成血管系統內表面的單層結構。它在肺病理學中起著重要作用,作為半透性屏障,將循環血液與下層組織分隔開7。內皮屏障功能障礙主要是由過度的炎癥反應引起的,導致肺血管通透性增加。這使得血漿液體、大分子和白細胞滲入肺泡空間,引起肺泡水腫和中性粒細胞浸潤,這是ALI和ARDS高死亡率的主要因素8。此外,細胞間連接復合體如縫隙連接、黏附連接(AJs)和緊密連接(TJs)連接肺ECs,調節肺泡-毛細血管相互作用9。緊密連接形成于EC膜的頂端區域,由連接到跨膜蛋白的細胞質支架蛋白組成,包括連接黏附分子(JAMs)、Occludins和Claudins10。
中性粒細胞從血液中遷移時釋放多種促炎介質,從而啟動炎癥反應11。這一過程還導致中性粒細胞胞外陷阱(NETs)的釋放,NETs由顆粒蛋白酶、組蛋白和DNA支架組成。在暴露于外部病原體時,NETs作為對抗入侵微生物的關鍵免疫防御機制12。盡管NETs對控制炎癥和免疫反應很重要,但它們在SI-ALI中的確切作用和潛在調控機制仍需進一步闡明。
因此,我們設計了體內和體外實驗。通過建立盲腸結扎和穿刺(CLP)小鼠模型以及NETs對CLP小鼠模型的抑制,我們的研究表明NETs在SI-ALI模型小鼠中顯著增加,導致肺微血管內皮細胞屏障功能障礙,并影響SI-ALI模型小鼠的預后。我們還觀察到NETs通過Wnt7a/β-連環蛋白信號激活途徑激活HDAC5基因,導致重要的緊密連接蛋白Claudin-5下調。
部分內容
倫理聲明
本研究獲得了復旦大學中山醫院倫理委員會的批準,并按照《赫爾辛基宣言》的標準進行。已從患者或其家屬處獲得知情同意。所有小鼠實驗均遵循復旦大學中山醫院動物倫理委員會和實驗動物管理規定的指南。
NET形成加重患者急性肺損傷和CLP誘導的SI-ALI
為了研究NETs在SI-ALI中的作用,我們評估了敗血癥患者和健康對照組血漿中的dsDNA和MPO-DNA水平,這兩種物質是NET形成的公認標志物。與先前的報告一致,敗血癥患者中NET的形成顯著增加(圖1A, B),并與肺損傷的嚴重程度強烈相關(圖1C)。為了進一步探討這一關系,我們使用了盲腸結扎和穿刺(CLP)小鼠模型,這是一種廣泛使用的模型,可以復制...
討論
在本研究中,我們證明了中性粒細胞胞外陷阱(NETs)導致肺微血管內皮細胞屏障功能障礙,從而加劇了敗血癥誘導的急性肺損傷(SI-ALI)。我們首次提供了實驗證據,表明NETs通過新的Wnt7a/β-連環蛋白/HDAC5/Claudin-5信號通路損害肺內皮屏障功能。
作者貢獻
本研究由HZ和KG設計和開發,文獻回顧和文本由QH、SZ和CL撰寫,HS和ZZ編輯和修訂。在審閱工作后,每位作者都同意最終版本。
資助
本研究得到了中國國家重點研發計劃(編號2023YFC2506905)和上海自然科學基金(編號22ZR1410900)的資助。CRediT作者貢獻聲明
錢雅紅:撰寫——初稿。朱水南:撰寫——初稿。李晨寧:撰寫——初稿。孫海陽:撰寫——審閱和編輯。詹珍珍:撰寫——審閱和編輯。張浩:項目管理、概念化。郭克芳:項目管理、資金獲取、概念化。
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