线粒体微粒在创伤性脑损伤相关凝血功能障碍中的作用机制研究

Traumatic brain injury (TBI) is commonly associated with the inability of the blood to clot (coagulopathy), resulting in high mortality and mobility. The mechanism has not yet been defined. We have recently shown that a traumatically injured brain produces cellular microparticles that break down the brain-blood barrier and are released into systemic circulation. These brain-derived microparticles (BDMPs) are highly enriched in procoagulant anionic phospholipids and thrombin. We further show that intact or partially damaged mitochondrial microparticles (mtMPs) account for > 55% of BDMPs in the peripheral blood of mice subjected to acute TBI. These mtMPs expose the mitochondrial-specific phospholipid cardiolipin (CL), rendering them highly procoagulant. They also maintain their respiratory activity to generate reactive oxygen species that activate platelets to propagate coagulation and inflammation. We will use mouse models combined with in vitro experiments to further investigate: 1) The association of mtMPs released from traumatic brain and platelet disfunction and TBI-AC. 2) The molecular and cellular mechanism of the combation of mtMPs and platelet, and the roles of mtMPs in TBI-AC. 3) The mechanism of microparticles and apoptotic cell clearance protein Del-1 in mtMPs induced TBI-AC. These results will demonstrate a critical role of mtMPs in the development of coagulation abnormalities associated with TBI-AC and will provide a new therapeutic target for TBI.

颅脑创伤（TBI）相关凝血功能障碍（TBI-AC）发生和死亡率高，其发生机制尚不明确。课题组前期已发表的研究显示，小鼠TBI后脑源性微粒可释放进入循环血引起系统性凝血功能障碍。近期又证实，线粒体微粒（mtMP）占到了脑源性微粒的55%。其表面富含线粒体特异性磷脂—心磷脂，并具有高度促凝活性（Blood 2016）。mtMP同时也可以产生活性氧簇(ROS)并激活血小板从而介导凝血功能障碍。本课题拟借助小鼠TBI模型和扫描离子电导显微镜等细胞学技术，探索：1）TBI后产生的mtMP释放进入外周血的动态变化及其与血小板功能改变及凝血功能障碍的关系；2）mtMP与血小板结合的细胞学与分子生物学机制及其在TBI-AC中的作用；3）微粒清除蛋白Del-1对mtMP介导的TBI-AC的治疗作用，并初步探讨其分子机制。本项目旨在探索TBI后mtMP导致凝血功能障碍的机制，为TBI的防治提供新靶点。

颅脑创伤（TBI）是危害健康的高发疾病，具有极大的社会危害。颅脑创伤后凝血功能紊乱主要发生在创伤后急性期，其可导致或加重TBI后脑血肿、颅内出血、脑梗塞等一系列继发性脑损害，但迄今TBI-AC的发生机理尚未完全阐明。近年来本课题组在大量临床观察的基础上，对TBI后凝血功能障碍进行了开创性研究，初步发现小鼠TBI后脑源性微粒可释放进入循环血引起系统性凝血功能障碍。近期又证实，线粒体微粒（mtMP），也被称作细胞外线粒体（exMT）占到了脑源性微粒的55%。其表面富含线粒体特异性磷脂—心磷脂，并具有高度促凝活性（Blood 2016）。mtMP同时也可以产生活性氧簇(ROS)并激活血小板从而介导凝血功能障碍。本课题借助小鼠TBI模型和扫描离子电导显微镜等细胞学技术，经过3年的研究明确了：1）TBI后产生的exMT释放进入外周血的动态变化规律，证实了其与血小板功能改变及凝血功能障碍的有关；并对TBI后小鼠外周血中exMT的释放及exMT进行形态学观测，证实了exMT的存在；2）阐明了脑组织中及TBI小鼠外周血中提取的exMT具有代谢活性，其可产生氧化活性氧簇（ROS）。这种exMT可以通过磷脂-CD36的相互作用与血小板结合，并介导血小板释放α颗粒、产生微囊泡化并使其具有促凝活性。这种促凝的血小板可以存在于循环血中，促进TBI后凝血功能紊乱的播散。3）探索了抗CD36抗体对mtMP介导的TBI-AC的治疗作用，其可能成为TBI相关凝血功能障碍的潜在药物。本项研究揭示了TBI后一种基于exMT介导及氧化还原反应依赖的血小板中间表型，其可促进TBI后凝血功能紊乱和炎症反应的发生。同时，该研究为exMT在感染、自身免疫性疾病和肿瘤等其他具有高凝和炎症反应病理改变的疾病中的作用提出了新的启示，为脑创伤相关凝血功能障碍新机制的探讨和临床治疗药物的开发提供了新的探索方向。