应用OCT研究胆固醇结晶调控NETosis/IL-1β表达活化促进易损斑块形成的机制

Rupture of vulnerable plaque is the leading pathology mechanism of acute myocardial infarction. Lipid-lowering therapy can not completely prevent AMI. The recent CANTOS trial has demonstrated that anti-inflammatory treatment targeting IL-1β significantly reduces adverse cardiovascular events including acute myocardial infarction, laying an important role in prevention and treatment of coronary heart disease. However,the specific mechanism of IL-1β expression and activation in plaque, and the effect of anti-inflammatory therapy targeting IL-1β on vulnerable plaque have not been clearly defined. In previous research work, we demonstrated that cholesterol crystal is closely related to the level of neutrophil extracellular traps (NETs), macrophages accumulation, and vulnerable plaque rupture in vivo by using optical coherence tomography (OCT). NETs has a cascade amplification effect on macrophage IL-1β generation. Therefore, we hypothesized that NETs generation and IL-1β expression and activation mediated by cholesterol crystal is the critical mechanism for vulnerable plaque formation. The present project will combine using OCT and molecular biology technology to reveal the mechanisms of cholesterol crystal mediated inflammation and its effect on vulnerable plaque formation from cell to animal level. It is reasonable to speculate that our project will bring new dawning for stabilizing vulnerable plaque and preventing AMI by intervening the key link of inflammatory response mediated by cholesterol crystal.

易损斑块破裂是急性心肌梗死（AMI）的主要病理机制，降脂治疗不能完全防控AMI的发生。新近CANTOS研究表明以IL-1β为靶点的抗炎治疗显著降低AMI等心血管不良事件，奠定了抗炎治疗在冠心病防治中的重要地位。然而，斑块内IL-1β表达活化的具体机制和以IL-1β为靶点的抗炎治疗对易损斑块稳定性的影响尚未明确。课题申请人前期在体应用光学相干断层成像（OCT）技术发现胆固醇结晶与中性粒细胞胞外诱捕网络（NETs）水平、巨噬细胞聚集、以及易损斑块破裂密切相关，且NETs对巨噬细胞IL-1β生成有级联放大作用。因此，我们推测胆固醇结晶调控NETs生成和IL-1β表达活化是促进易损斑块形成的重要机制。本项目将联合OCT和分子生物学技术，从细胞到动物水平揭示胆固醇结晶介导斑块炎症反应的机制及其在易损斑块形成中的作用。通过干预胆固醇结晶致炎过程的关键环节，有望为稳定易损斑块和防治AMI带来新的曙光。

易损斑块破裂继发血栓形成是急性心肌梗死（AMI）的主要病理机制，大量临床数据证实降脂治疗不能完全防控AMI的发生。新近CANTOS研究表明以IL-1β为靶点的抗炎治疗显著降低AMI等心血管不良事件，奠定了抗炎治疗在AMI防治中的重要地位，而斑块内IL-1β表达活化的具体机制仍未完全阐明，且以IL-1β为靶点的抗炎治疗对易损斑块稳定性的影响尚缺乏腔内影像学研究的证实。近年来研究发现，胆固醇结晶作为脂质浸润的重要产物，是连接脂质代谢紊乱和炎症反应的重要纽带。本项目中，我们发现胆固醇结晶可通过诱导中性粒细胞NADPH氧化酶依赖的活性氧簇（ROS）介导中性粒细胞NETs生成，且NETs可诱导巨噬细胞表达生成IL-1β前体（pro-IL-1β）。另一方面，胆固醇结晶可通过胞吞作用进入巨噬细胞后，激活caspase-1促进pro-IL-1β转变为成熟IL-1β，且IL-1β可正反馈促进胆固醇结晶介导的NETs生成。在兔颈动脉易损斑块模型中，我们在体应用光学相干断层成像（OCT）技术发现胆固醇结晶与NETs、IL-1β水平及易损斑块进展密切相关，抑制NETs和IL-1β形成可减轻胆固醇结晶诱导的易损斑块形成，证实胆固醇结晶介导的炎症反应机制在易损斑块形成中的重要作用。同时，在AMI患者中我们进一步证实OCT识别的胆固醇结晶是易损斑块破裂的关键影像特征，并伴随年龄增长逐渐增多。本项目着眼于“易损斑块-AMI”防控这一临床难题，结合高分辨率OCT、免疫荧光、激光共聚焦显微镜、ELISA、流式细胞术、Western-blot及RT-PCR等技术，从细胞、动物模型、患者水平深入研究胆固醇结晶介导炎症反应的机制及其在易损斑块形成中的作用，证实以胆固醇结晶为核心，调控中性粒细胞NETs生成和巨噬细胞IL-1β表达活化的正反馈炎症反应通路是促进易损斑块形成的关键机制。该研究的成功开展弥补了以IL-1β为靶点的抗炎治疗对易损斑块稳定性的影响在腔内影像学角度证据的不足，为AMI防控和易损斑块新的治疗策略的制定提供重要的依据。