胞外三磷酸腺苷介导中性粒细胞参与脓毒症器官衰竭的作用机制研究

Sepsis is newly defined as “Life-threatening organ dysfunction caused by a dysregulated host response to infection”, which emphasizes the pathological changes of organ dysfunction. Neutrophil mediated “hyperinflammation—immunosuppresion” mechanism is known to play an important role in organ dysfunction of late phase sepsis. However, the key mechanism is not clear. Recent studies showed that extracellular adenosine triphosphate (eATP) is involved in neutrophil-mediated proinflammatory response in sepsis. Our previous findings discovered that eATP level is increased excessively in sepsis, resulting in damage of chemotaxis and activation of oxidative stress of neutrophils, which can be prevented by ATPase. The release of eATP induced calcium influx, and reduction of eATP level prevents neutrophil from death-induced immunosuppression, decreasing bacteria burden, improving survival rate of sepsis. Therefore, we hypothesized that eATP may involved in “hyperinflammation—immunosuppression” mechanism of neutrophil, and play an essential role in organ dysfunction in late phase sepsis. Thus we intends to explore the molecular mechanism of eATP-mediated hyperinflammation response of neutrophils, and mechanism of eATP-mediated neutrophil death which induces immunosuppression, as well as the therapeutic potential of eATP on treatment of sepsis, in order to provide new therapeutic targets for clinical treatment.

脓毒症(Sepsis)最新定义“机体对于感染的失控反应所导致可威胁生命的器官衰竭”，进一步强调了脓毒症晚期发生器官衰竭这一特点。目前认为，中性粒细胞“过度炎症反应—免疫抑制”在脓毒症器官衰竭中发挥重要作用，但关键调控机制尚不清。最近研究发现胞外三磷酸腺苷（eATP）能够调控中性粒细胞发生促炎反应。而我们前期观察到脓毒症中上调的eATP介导嘌呤通路调控中性粒细胞趋化性及氧化应激反应，并被ATP酶逆转；ATP酶能减少中性粒细胞死亡，减轻细菌负荷，提高小鼠生存寿命。由此我们推测，eATP可能是促使中性粒细胞发生过度炎症反应—免疫抑制，导致器官衰竭的重要调控分子。本项目拟通过研究eATP介导中性粒细胞过度炎症反应，eATP介导中性粒细胞死亡、导致免疫抑制的分子机制，及干预eATP治疗脓毒症的潜在价值，阐明eATP介导中性粒细胞参与脓毒症器官衰竭的致病机制，以期为临床提供新的治疗方向。

脓毒症（Sepsis）是重症监护患者的主要死因之一，中性粒细胞在其中扮演重要角色但机制尚未完全明了，探讨脓毒症中性粒细胞免疫紊乱机制，改善脓毒症临床结局是亟待解决的问题。结合最新的研究以及我们前期的重要发现，提示DAMPs分子—胞外三磷酸腺苷（extracellular ATP，eATP）多方面参与对中性粒细胞功能的调控，我们推测eATP可能是调控脓毒症中性粒细胞发生过度炎症反应及免疫抑制，并导致器官衰竭的关键致病分子。我们研究发现，脓毒症发展过程中大量eATP释放进入血循环，全身性的eATP浓度升高通过促进中性粒细胞活化、粘附趋化、吞噬功能及氧化应激反应导致组织器官损伤，钙离子的激活及caspase1的表达增加，可能导致细胞死亡，促使疾病进展。Panx1及P2信号通路能够保护脓毒症小鼠免于细菌感染，通过敲除或抑制panx1抑制eATP的释放或利用suramin拮抗P2受体抑制中性粒细胞活性，能够有效减少组织损伤，但嘌呤信号通路的破坏导致中性粒细胞趋化功能受损，最终不能改善脓毒症预后；而通过apyrase降低血循环中过高的eATP水平消除了外源性的eATP干扰，恢复中性粒细胞趋化活性，能够改善宿主免疫防御，整体上提高脓毒症小鼠的生存寿命。类似的，LPS促进巨噬细胞eATP水平的升高，激活MAPK及caspase1/IL-1β促炎通路，这一过程依赖线粒体钙水平参与的有氧糖酵解。eATP嘌呤信号通路panx1阻滞剂CBX、P2受体阻滞剂Suramin均可有效缓解该反应，且中性粒细胞与巨噬细胞可能通过钙离子形成交互作用，有效保护宿主免受细菌感染。以上研究结果期望为脓毒症的治疗提供了新的研究方向。