线粒体DAMPs放大ALI炎症反应机制及系统性干预治疗研究

Uncontrolled inflammation is the basis of acute lung injury (ALI). Recent studies suggest that mitochondrial damage-associated molecular patterns (MTDs) may have a role in inflammatory responses to injury. We found that the amount of extracellular mitochondrial DNA (mtDNA) significantly increased in the serum and the BALF of LPS-induced ALI mice. Moreover, studies in our laboratory and elsewhere also show that endogenous anti-inflammatory mediators such as resolvins attenuated LPS-induced ALI inflammation and reduced MTD release. We hypothesize that MTDs may contribute to the amplification of ALI inflammatory responses, and systematic elimination of MTDs may attenuate the inflammatory process. In this proposal, we plan to analyze the levels of extracellular MTDs in ALI/ARDS patients and to establish animal and cell models of ALI using MTDs. By using techniques including MTD receptor gene knock-out mice and MTD specific immunoabsorption etc, this proposal aims at elucidating the relationship between MTDs and severity of ALI/ARDS, investigating the role of MTDs in the amplification of ALI inflammation and evaluating the therapeutic potential of endogenous anti-inflammatory mediators, MTD immunoadsorption and peritoneal dialysis to systematically eliminate of MTDs in ALI/ARDS. Successful completion of experiments outlined in this proposal will enhance our current understanding of ALI uncontrolled inflammation, and may provide novel therapeutic targets for ALI.

失控性炎症反应是急性肺损伤（ALI）的本质。最新研究发现线粒体损伤相关模式分子（MTDs）可能与损伤性炎症反应密切相关。我们发现在细菌脂多糖(LPS)诱导的小鼠ALI模型中，mtDNA（线粒体DNA）的拷贝数在血清和肺泡灌洗液中均显著增加。此外，我们及其他研究发现Resolvin等内源性抗炎分子可减轻LPS诱导的ALI炎症，减少MTDs释放。我们推测MTDs可能起到放大ALI炎症反应的作用，系统性消除MTDs可能有助于减缓ALI进程。本研究将通过分析MTDs在ALI患者中的释放水平，构建ALI细胞和动物模型，采用MTD受体基因敲除、MTD特异性吸附等方式，明确①MTDs与ALI/ARDS严重度的相关性；②MTDs在ALI炎症扩大中的作用及机制；③内源性抗炎分子和特异性MTD吸附及腹膜透析在系统性消除MTDs、缓解ALI/ARDS中的作用，以期丰富ALI的炎症理论，为治疗ALI提供新思路。

线粒体损伤相关分子模式分子（Mitochondrial DAMPs，MTDs）主要包括了线粒体DNA、线粒体多肽（N-甲酰肽）以及ATP。已发现MTDs在机体炎症免疫调节方面发挥了重要作用，而失控性炎症反应及肺部液体集聚是急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征（ALI/ARDS）的本质。本课题研究目的旨在揭示MTDs在ALI/ARDS炎症反应及液体平衡中的作用和机制，寻找潜在的治疗靶点，进而探索新的干预措施和方法。.首先，基于临床标本，我们明确了MTDs的释放与ALI/ARDS疾病进程的关系。我们发现，ARDS患者循环及肺泡灌洗液中MTDs的水平高于健康受试者，且与患者氧合指数负相关，与肺部蛋白渗出、炎症因子释放正相关。提示损伤诱导的MTDs释放很可能直接参与ALI/ARDS的疾病进程。.然后，我们通过体内体外ALI模型，探究了MTDs对ALI疾病进程的影响。体外实验发现，MTDs能够活化中性粒细胞，刺激肺泡II型上皮细胞炎症反应。体外实验发现MTDs能够放大LPS所致的小鼠急性肺部炎症反应及肺部液体集聚。.第三，基于上述疾病模型，我们揭示了MTDs放大ALI/ARDS炎症反应及液体失衡的分子机制。研究发现，MTDs作用于其特异性受体（如TLR-9、FPR-1等）后，一方面可以通过激活MAPK/AKT信号通路，促进ALI急性炎症反应；另一方面可以通过下调细胞间紧密连接及上皮离子通道，调控肺部液体渗出及重吸收，进而促进ALI急性肺部液体集聚。.第四，在前述研究的基础上，我们探讨了针对MTDs进行系统性干预治疗ALI/ARDS的可能性及作用机制。我们利用MTDs受体及DAMPs受体（FPR-1、TLR-9、RAGE）基因敲除鼠、天然抗炎抗氧化产物（大黄素）、内源性抗炎介质（Resolvin D1）、特异性MTDs受体拮抗剂（CsH）等，阻断或清除MTDs的作用后，发现急性肺损伤的肺部炎症反应及肺部液体集聚均显著下调，提示针对MTDs的系统性干预可能作为ALI/ARDS治疗靶点。.最后，我们利用恒河猴构建了灵长类动物肺损伤模型。发现肺损伤恒河猴肺部MTDs受体表达量显著上升，提示上述MTDs的作用及机制在灵长类动物中可能同样存在，为本项目研究成果的进一步临床转化应用奠定了基础。.综上，本项目研究结果提示靶向MTDs可能成为ALI/ARDS新的治疗靶点。