NETs与肺泡巨噬细胞焦亡相互调控在ALI/ARDS炎症风暴中作用及分子机制

The inflammatory storm is considered to be the main pathogenesis of ALI/ARDS. Targeting therapy for a single inflammatory factor is unable to control the inflammation storm during ALI/ARDS effectively. Only to clarify the upstream mechanism of the inflammation storm can prevent the development of ALI/ARDS. Our previous studies have found that neutrophil extracellular traps (NETs) and alveolar macrophages pyroptosis were involved in the formation of inflammatory storm during ALI/ARDS. However, it is still not clear whether there is a positive feedback regulation between NETs and alveolar macrophages pyroptosis, and whether this positive feedback interaction is the main mechanism of the formation of ALI/ARDS inflammatory storm. Firstly, this study will to demonstrate that NETs and alveolar macrophage pyroptosis are closely related to ALI/ARDS inflammatory storm from the clinical studies, animal experiments and in vitro researches, respectively. Furthermore, gene knockout animal experiments will be performed to determine the mutual regulation relationship between NETs and alveolar macrophage pyroptosis is the key mechanism of the formation of ALI/ARDS inflammatory storm. Ultimately, we will elucidate the key intracellular signaling molecules of the mutual regulation between NETs and alveolar macrophages pyroptosis by protein chip technique in the cellular and molecular level, which will provide a theoretical basis for preventing the development of the ALI/ARDS inflammatory storm.

炎症风暴被认为是ALI/ARDS发生的主要机制，针对单个炎症因子的靶向治疗不能有效控制ALI/ARDS炎症风暴，只有阐明炎症风暴的上游机制才能阻止ALI/ARDS的发生发展。我们前期研究表明中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）和肺泡巨噬细胞焦亡均参与了ALI/ARDS炎症风暴的形成过程，但NETs和肺泡巨噬细胞焦亡是否存在正反馈性相互调控作用，以及这种正反馈性调控作用是否为ALI/ARDS炎症风暴形成的主要机制尚不清楚。本课题首先拟从临床研究、动物实验、体外细胞研究证实NETs和肺泡巨噬细胞焦亡与ALI/ARDS密切相关；其后进一步通过基因敲除动物实验证实NETs和肺泡巨噬细胞焦亡正反馈性相互调控是ALI/ARDS炎症风暴形成的关键机制；最后在细胞分子水平应用蛋白芯片技术阐明NETs和肺泡巨噬细胞焦亡正反馈性相互调控的关键细胞内信号分子，为阻止ALI/ARDS炎症风暴的发生发展提供理论基础。

目前认为炎症风暴（inflammatory storm）是急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(acute lung injury/acute respiratory distress syndrome, ALI /ARDS)发生的主要机制。针对单个炎症因子的靶向治疗不能有效控制ALI/ARDS炎症风暴，只有阐明炎症风暴的上游机制才能阻止ALI/ARDS的发生发展。我们前期研究表明中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）和肺泡巨噬细胞焦亡均参与了ALI/ARDS炎症风暴的形成过程，但NETs和肺泡巨噬细胞焦亡是否存在正反馈性相互调控作用，以及这种正反馈性调控作用是否为ALI/ARDS炎症风暴形成的主要机制尚不清楚。因此，本课题从临床研究、动物实验和体外细胞实验等三个方面阐述NETs和细胞焦亡在ALI/ARDS的具体作用机制，并证实NETs和肺泡巨噬细胞焦亡的相互调控在ALI/ARDS炎症风暴形成过程中起到关键作用。. 在本研究中我们证实了NETs具有促进炎症反应和加重肺损伤作用，而此作用的主要机制通过两个途径，一是促进巨噬细胞向M1方向极化从而加重炎症反应，二是通过与LPS共同作用促进巨噬细胞焦亡，并阐明了NETs促进巨噬细胞焦亡的作用机制，为LPS引起的肺损伤防治提供了重要的理论依据。此外，我们又进一步研究了巨噬细胞极化和细胞焦亡的具体调控机制，如通过纠正中性粒细胞凋亡减少NETs的生成来抑制细胞极化程度，通过卡格列净调控细胞代谢稳定巨噬细胞极化状态，使用CD147抗体减少炎症体的激活，达到减轻细胞焦亡的目的。本研究发现在LPS存在的情况下，NETs可通过激活AIM2炎症体诱导肺泡巨噬细胞焦亡，而CD147则是通过MAPK通路上调NLRP3及相关蛋白转录表达，并通过上调NOX2转录表达促进ROS生成，从而介导NLRP3炎性小体活化，最终促进ALI/ ARDS的发生发展。通过本研究，我们首次发现NETs与细胞焦亡之间的相互作用，阐明了炎症风暴的发生机制，这对ARDS炎症风暴的控制具有重要意义，也为临床中ARDS的治疗提供了理论依据。