mtDNA始动创伤性急性肺损伤的新机制

创伤性急性肺损伤（ALI）过程中，针对全身炎症反应（SIRS）而采取的干预疗效至今仍令人失望。SIRS形成前的上游机制成为ALI诊治基础研究的重要突破点之一。线粒体DNA（mtDNA）相关研究提示其可能以内源性致炎因子介导创伤性ALI。我们前期的初步研究提示：外源性mtDNA可致小鼠ALI；循环mtDNA水平在创伤性ALI患者明显升高且与患者预后相关。但mtDNA如何通过信号通路启动炎症反应级联导致ALI的确切机制仍不清楚。本项目拟研究mtDNA通过TLR4信号通路导致巨噬细胞活化、直接或间接损伤人肺微血管内皮细胞的确切机制。采用模式动物探讨mtDNA通过TLR4-p38 MAPK通路始动创伤性ALI的机制；研究创伤性ALI动物与患者的循环mtDNA动力学，明确循环mtDNA对其发病及预后的早期预警作用。为阐明mtDNA始动创伤性ALI发病新机制及针对mtDNA早期干预策略提供理论基础。

创伤性急性肺损伤（Acute Lung Injury，ALI）过程中，针对肺部过度炎症反应和全身炎症反应（Systemic Inflammatory Response Syndrome，SIRS）而采取的干预疗效至今仍令人失望。 SIRS和肺部炎症反应形成前的上游机制成为ALI诊治基础研究的重要突破点之一。既往的研究显示，线粒体 DNA（Mitochondrial DNA，mtDNA）可能以内源性致炎因子的方式通过介导中性粒细胞激活，促进SIRS的发生，但其在肺组织细胞和创伤性 ALI中的作用尚不明确。本研究首先检测了86例多发伤患者外周血血浆中mtDNA的浓度，并与其临床特征进行了相关统计分析，结果显示：mtDNA在创伤患者外周血中明显升高，并与患者创伤严重程度和SIRS的发生明显相关，这提示血浆mtDNA可以作为创伤严重程度评估和预后的指标之一。进一步地，我们探索了mtDNA在小鼠肺组织过度炎症反应中的作用，我们通过气管滴注mtDNA的方式成功诱导了小鼠肺组织炎症反应，在该动物模型的基础上，我们发现：气管滴注mtDNA可显著促进肺组织IL-1beta、TNF-alpha、IL-6等多种炎症因子的释放，同时小鼠肺组织巨噬细胞明显增多，这提示巨噬细胞可能参与了mtDNA介导的肺组织损伤，进一步的研究则显示，采用氯喹预处理可明显抑制mtDNA介导的小鼠肺组织p38 MAPK激活、肺组织炎症反应和肺损伤程度。为了明确巨噬细胞在其中的作用及其分子机制，我们进一步采用了THP-1巨噬细胞进行了体外研究，结果显示：予以细胞外mtDNA刺激后，THP-1多种炎症因子的释放均明显增加，细胞内p38MAPK通路明显激活，而氯喹、TLR9 siRNA、SB203580、p38 siRNA均可一定程度抑制mtDNA介导的THP-1巨噬细胞炎症反应，这表明mtDNA可以与巨噬细胞TLR9相互作用，促进后者细胞内TLR9-p38 MAPK通路的激活，这进一步促进多种细胞因子释放增加；mtDNA可以通过促进巨噬细胞TLR9-p38 MAPK通路促进肺组织过度炎症反应，导致肺组织通透性增加等改变，促进肺部无菌性炎症反应和肺损伤的发生。这有望为后续靶向mtDNA及其下游分子治疗肺组织过度炎症反应、进一步探索该信号通路在肺损伤关键分子中的调控作用提供前期基础和理论依据。