细胞外组蛋白在氯气致急性呼吸窘迫综合征中的作用及机制研究

Uncontrolled overwhelming inflammation is thought to be the major event in the pathogenesis of acute respiratory distress syndrome (ARDS) caused by chlorine gas, but the key inflammatory mediator is still in search. Extracellular histones have recently been identified as new endogenous proinflammatory molecules. As is shown in our study that the extracellular histones can cause evident damage in acid aspiration induced acute lung injury. Thus we propose the scientific hypothesis that extracellular histones are the pivotal inflammatory mediators and early damage marker in chlorine gas induced ARDS. Next we will study the proinflammatory and early warning role of extracellular histones by investigate the correlative and causal relationship of extracellular histones and the inflammatory ARDS markers with aminal and cellular model. We will study the targets of extracellular histones (TLRs, calcium ion channels) and the associated signal pathway with co-immunoprecipitation, immunofluorescence, cell patch clamp, RNA interference, TLRs specific blockers and TLRs gene knockout. We will investigate the activating modes of extracellular histones to pulmonary endothelia and neutrophils by analyzing whether different concentration of extracellular histones can change the modulatory function of pulmonary endothelia on inflammation. The finding of this project will help to explain the pathogenesis of ARDS caused by irritant gases such as chlorine gas, and throw light on both early diagnosis marker and effective intervention.

氯气中毒所致急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的核心环节是失控的炎症反应，但尚未找到关键的致炎因子。细胞外组蛋白是一种新发现的内源性致炎分子，课题组近期研究显示：细胞外组蛋白在盐酸吸入所致急性肺损伤中有明显的致炎作用。我们推测：在氯气所致ARDS发病过程中，细胞外组蛋白是重要的炎症因子和早期损伤标志物。我们拟在动物、细胞模型上，通过研究细胞外组蛋白与ARDS炎症指标的相关和因果关系，明确细胞外组蛋白的致炎作用和早期预警功能。通过免疫共沉淀、免疫荧光、细胞膜片钳、RNA干扰、TLRs阻断剂和基因敲除等方法，研究细胞外组蛋白的作用靶点（TLRs、钙离子通道）及相关的信号通路。通过比较肺内皮细胞在受不同浓度的细胞外组蛋白刺激后，炎症调节功能是否发生逆转，研究细胞外组蛋白对肺内皮细胞以及中性粒细胞的激活模式。研究将为阐明氯气等刺激性气体所致ARDS的发病机制，寻找预警标志物和针对干预措施奠定基础。

氯气中毒最严重的后果是急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，目前对ARDS尚无早期诊治措施，病死率高达40%以上。改善这种困境的前提条件之一是解析ARDS的发病机制。.本课题按照研究计划逐步实施，2018年度研究细胞外组蛋白在氯气所致ARDS发病中的作用。2019年度研究细胞外组蛋白对中性粒细胞、肺血管内皮细胞的损伤激活模式。2020年研究细胞外组蛋白介导氯气所致ARDS发病的分子机制。2021年研究氯气致ARDS发病潜伏期细胞外组蛋白的动态变化及针对细胞外组蛋白的干预效果。.研究结果显示细胞外组蛋白是一种重要的内源性炎症致伤介质，在氯气吸入所致ARDS发病中是关键致炎因子，在启动和加重炎症性损伤反应中起重要作用。血浆中、肺泡灌洗液中细胞外组蛋白含量的变化，明显早于炎症反应指标及肺损伤指标的变化，提示细胞外组蛋白浓度对ARDS发生有早期预警作用。针对血浆中、肺泡灌洗液中明显升高的细胞外组蛋白，给予抗组蛋白抗体干预可明显减轻肺损伤严重程度，并减少ARDS发生的比例。细胞外组蛋白主要通过作用于TLRs和钙离子通道来激活中性粒细胞、肺血管内皮细胞，而且细胞外组蛋白可使肺血管内皮细胞由抗炎调节转变为促炎调节，促进中性粒细胞的激活，最终启动失控的炎症反应和ARDS。.基于本课题研究成果，共发表中文统计源核心期刊论文5篇，英文SCI论文4篇，会议论文2篇，获得实用新型专利授权3项，参编职业医学专著1部。培养医学硕士1名、医学博士1名，培养高级人才2名，硕士研究生导师1名。后续研究仍在进行中，有数篇论文正在撰写和投稿中。.本课题研究结果不仅可为破解氯气所致ARDS的发病机制开辟新的思路，而且为寻找ARDS发病的早期诊断标志物和潜在干预靶标提供了线索；有可能将ARDS预警和干预的时间窗提前到潜伏期。在潜伏期，我们将通过主动监测炎症介质细胞外组蛋白的变化来动态监测患者的炎症发展趋势，按照炎症进展的危险分层将患者区别对待，对高危者给予早期干预从而改善预后。