血红素经Nrf2/HO-1信号轴调控巨噬细胞极化影响长期贮存红细胞免疫功能的分子机制

The storage damage of red blood cells can affect the immune function of the body, which is closely related to the adverse reaction after blood transfusion. In our previous project, we found that damaged red blood cells were easily decomposed into heme by macrophages, and excessive heme could induce macrophage polarity change, accompanied by increased expression of Nrf2 and HO-1 protein in cells. Based on our existing studies, we put forward a hypothesis that a large number of damaged erythrocytes can be decomposed into heme in macrophages, activate Nrf2/HO-1 signal axis, induce macrophages to transform from M1 to M2, and then inhibit immune function. To test this hypothesis, the effect of the project of different storage time of red blood cells on macrophage Nrf2/HO-1 signaling axis, comparison of inhibition of Nrf2/HO-1 signal polarity and macrophage inflammatory changes before and after the shaft, then confirmed the red blood cell storage damage affect immune function. The purpose of this study is to find the heme through Nrf2/HO-1 signaling axis regulate macrophage from "inflammatory" state to the "anti-inflammation mechanism" state change, the red blood cell storage complex damage mechanism of adverse reactions induced by blood transfusion have new understanding for future research, designed to provide a new target drug to block the adverse reactions of transfusion, to provide a new ideas and new ways to increase the clinical blood transfusion safety.

红细胞贮存损伤影响机体免疫功能，与输血后不良反应密切相关。项目组前期研究发现受损的红细胞易被巨噬细胞分解成血红素，而过量的血红素可诱导巨噬细胞极性改变伴随细胞内Nrf2和HO-1蛋白表达水平升高。我们在现有研究基础上提出“大量受损红细胞在巨噬细胞内分解成血红素，激活Nrf2/HO-1信号轴，诱导巨噬细胞从M1型向M2型转变，进而抑制机体免疫功能的假说”。为检验该假设，本项目拟研究不同贮存时限红细胞对巨噬细胞内Nrf2/HO-1信号轴的影响，对比阻断或抑制Nrf2/HO-1信号轴前后巨噬细胞极性和炎症因子的改变，进而证实红细胞贮存损伤影响机体的免疫功能。本研究旨在发现血红素通过Nrf2/HO-1信号轴调控巨噬细胞从“促炎”状态向“抑炎”状态改变的机制，对红细胞贮存损伤诱发输血不良反应的复杂机制有新的理解，为将来研究阻断输血不良反应的药物提供新靶点，为增加临床输血安全性提供新思路和新途径。

项目背景：本项目拟研究不同贮存时间的红细胞对巨噬细胞内Nrf2/HO-1表达的影响，及通过上调或下调Nrf2/HO-1的表达，对比Nrf2/HO-1表达改变前后炎症因子表达改变，证实Nrf2/HO-1参与红细胞免疫功能的调控。探讨受损的红细胞诱导巨噬细胞的活化及参与巨噬细胞活化的信号通路，深入挖掘贮存期限影响红细胞免疫功能的具体分子机制，旨在对红细胞贮存损伤诱发输血不良反应的复杂机制提出新的见解。.主要研究内容：探讨不同红细胞储存时间对失血性休克小鼠巨噬细胞反应的影响；研究自体红细胞输注后的免疫调节功能促炎和免疫抑制作用，观察红细胞不同贮存时间对红细胞外泌体与载氧能力的影响，探究输注红细胞对脓毒症模型巨噬细胞焦亡和炎性反应的影响；观察不同自体输血方法对动物和患者骨髓造血功能的影响，探究不同贮存时间红细胞形态结构、携氧能力和红细胞膜蛋白表达变化的影响。.重要结果：（1）TLR9的表达增加可增强巨噬细胞活性，减少细胞凋亡，增强炎症反应和免疫反应；（2）巨噬细胞极化参与失血性休克小鼠模型不同储存时间红细胞输注的反应， Nrf2/HO-1轴似乎不参与21d红细胞输注的反应，Arg-1可能在21d红细胞输注的巨噬细胞反应中起作用；（3）陈旧红细胞诱导M2巨噬细胞生成，并通过THIL-10-NrF2-HO-1信号诱导免疫抑制效应，红细胞输注可能通过调节巨噬细胞的焦亡、炎症和细胞毒性发挥治疗败血症的作用；（4）随着贮存时间的延长，红细胞的形态和携氧能力出现不同水平的下降，氧化应激水平增加。.科学意义：研究对红细胞贮存损伤诱发输血不良反应的复杂机制提出新的见解，进一步明确红细胞贮存时间对机体免疫功能及不良反应的影响，为临床合理用血奠定理论基础。为将来设计阻断“贮存期限影响红细胞免疫功能”的药物提供新靶点，为增加临床输血安全性提供新思路和新途径，从而减少输血不良反应，增加输血安全性。