NETs在碱烧伤后角膜自溶中的作用机制及AIP1调控NETs形成和功能的研究

Corneal alkali burn and secondary corneal autolysis is one of the most severe eye diseases which would irreversibly destroy visual function. Up to now, inflammatory injury has been considered as the key element for the pathogenesis of corneal autolysis after alkali burn. However, the mechanism how neutrophil contribute to inflammatory injury is still not clear. Recently, a novel mechanism for neutrophil inducing inflammatory injury was described as neutrophil extracellular traps (NETs). Interestingly, our research found NETs in the alkali burned cornea, which provide a new direction for treating corneal alkali burn. In the present project, we plan to build neutrophil and corneal epithelial cell co-culture model, to examine the effect of NETs on corneal injury and autolysis induced by alkali burn, to explore the mechanism AIP1 mediate NETs formation and corneal epithelial injury induced by alkali burn. We would build mice corneal alkali burn model, to explore the characteristic of NETs formation on alkali burned cornea, to examine the effect of DNAse on corneal inflammation, injury and autolysis. Besides, We would build mice corneal alkali burn model by using AIP1-WT and AIP1-KO mice, to explore the effect of AIP1 on NETs formation, inflammation and corneal autolysis after alkali burn. This project would explore the role of NETs in inflammatory injury and the pathogenesis of corneal autolysis after alkali burn, would provide novel theoretical basis for developing better method to treat corneal alkali burn, which is with scientific value and clinical significance.

角膜碱烧伤是常见眼外伤，其导致的角膜自溶及后续并发症严重损害视功能。其中，中性粒细胞介导的炎性损伤起关键作用，但具体机制并不明确。中性粒细胞胞外陷阱（NETs）是新发现具炎性损伤作用的胞外形式，我们前期研究在小鼠角膜碱烧伤模型中发现NETs的存在，为碱烧伤的研究提供了新方向。本研究拟通过分子生物学方法阐明NETs在碱烧伤后角膜自溶中的作用，明确AIP1介导PI3K/Akt途径参与调控NETs形成并影响碱烧伤后NETs致伤角膜组织的机制；建立小鼠角膜碱烧伤模型，明确角膜碱烧伤中NETs的形成特点，确定DNAse治疗角膜碱烧伤的效果。最后，采用AIP1-WT和AIP1-KO小鼠制作角膜碱烧伤模型，阐明AIP1在体内对碱烧伤后炎性损伤和角膜自溶的影响。本项目将明确NETs在碱烧伤后角膜自溶中的作用，寻找调控NETs形成和持续存在的关键因子可为开发治疗角膜碱烧伤的新药提供理论依据，具有重要科学意义

角膜碱烧伤是常见眼外伤，其导致的角膜自溶及后续并发症严重损害视功能。其中，中性粒细胞介导的炎性损伤起关键作用，但具体机制并不明确。中性粒细胞胞外陷阱（NETs）是新发现具有炎性损伤作用的胞外形式，本项目进行了NETs参与碱烧伤引发的角膜损伤的相关研究。首先，我们证实碱液刺激会触发中性粒细胞胞外途径的启动形成NETs，并且NETs的形成量随着碱液浓度的增高和刺激时间的延长而增加。其次，高浓度乙酰水杨酸（ASA）明显抑制碱液刺激的NETs形成，但不能抑制碱液刺激的中性粒细胞氧化爆发，说明ASA通过非ROS依赖途径调控碱液刺激的NETs产生；然而，地塞米松（DXM）对碱液刺激的NETs形成没有明显影响。随后，我们发现NETs结构在碱液刺激后的中性粒细胞粘附角膜上皮细胞过程中起关键作用，因为DNase降解NETs结构后中性粒细胞粘附的数量也明显降低。此外，碱液刺激后的中性粒细胞对角膜上皮细胞的存活和生长起双向作用，一方面通过胞内途径促进角膜上皮细胞的增殖，另一方面又主要通过NETs胞外途径导致角膜上皮细胞凋亡并抑制角膜上皮细胞的迁移。这些结果恰恰可以解释角膜碱烧伤临床治疗中常常观察到的局部角膜上皮迁延不愈和病灶周围角膜上皮细胞的堆积。进一步的，我们观察到高浓度的ASA可以抑制碱液刺激后的中性粒细胞阻止角膜上皮细胞迁移的作用，而这种作用可能是通过抑制NETs的产生来实现的。最后，我们制作了小鼠角膜碱烧伤模型，观察不同种类消炎药对于角膜损伤及上皮修复的影响。结果显示糖皮质激素和非甾体类抗炎药对于碱烧伤后角膜水肿消退和上皮修复均有显著效果。本项目明确了NETs在碱烧伤后角膜炎性损伤中的作用，确定了非甾体类消炎药通过调控NETs产生减轻角膜损伤、促进修复中的作用，为临床中角膜碱烧伤的治疗方案提供理论依据，具有良好的科学意义和潜在应用价值。