TLR4在氢气抗肺缺血再灌注损伤中的作用及其机制的研究

Lung ischemia-reperfusion injuryi (LIRI) is common in clinical settings, including open heart surgery, shock,especially lung transplantation.The development of LIRI is associated with a higher mortality rate, prolonged duration of mechanical ventilation, and attendant increase in intensive care unit and length of hospital stay.Our previous study demonstrated that intraperitoneal administration of hydrogen-rich saline significantly attenuates LIRI through regulating neutrophil infiltration.The mechanism responsible for reduced neutriphil infiltration remains unclear.A number of studies have shown that toll-like receptor-4 (TLR4)plays a crucial role in neutrophi infiltration. However, it remains unkonwn that whether TLR4 on bone marrow derived(neutrophils) or non-bone marrow derived cells(pulmonary parenchymal cells) is involved in neutrophil infiltration to the lung.In this study,we will investigate: 1)the relative role of TLR4 on neutrophil or pulmonary parenchymal cells in neutropohil infiltration;2) to find the ligand for TLR4;3)to study the effect of inhalation of hydrogen gas on LIRI.

肺脏缺血再灌注损伤（lung ischemia-reperfusion injury，LIRI）临床发病率较高，常常发生于心胸外科术后、出血性休克后，尤其是肺移植后，其发生与发展极大影响了患者的预后及转归。我们前期研究表明腹腔注射饱和氢盐水通过减少肺组织中性粒细胞浸润减轻明显减轻缺血再灌注导致的肺损伤，但未阐明减轻中性粒细胞浸润的机制。虽然研究表明Toll样受体4（TLR4）在中性粒细胞迁移过程中发挥决定性作用，但并没有明确是髓源性(中性粒细胞)还是非髓源性细胞（肺实质细胞）上TLR4发挥作用及TLR4是怎样激活的这一过程。因此本课题研究髓源性及非髓源性细胞TLR4在LIRI中的作用，同时利用氢气这一工具药，探讨TLR4活化机制及其潜在外源性配体，最后在体实验证明吸入氢气对TLR4的影响，从而进一步证明其对LIRI的保护作用。这一创新性研究将为临床上LIRI的防治提供新思路和新靶点。

肺脏缺血再灌注损伤（lung ischemia-reperfusion injury, LIRI）临床发病率高，导致早期并发症及死亡率增加。我们前期研究表明氢能明显减轻LIRI，但机制未明。越来越多的研究表明TLR4在缺血再灌注损伤中发挥重要作用，但何种细胞上TLR4发挥决定性作用，TLR4是如何活化，氢气是否通过调控TLR4信号通路发挥抗缺血再灌注损伤作用有待于进一步研究？.C3H/HeJ、C3H/HeN小鼠通过骨髓移植的方法制备髓源细胞TLR4+/+/非髓源细胞TLR4+/+（B+/P+）、髓源细胞TLR4+/+/非髓源细胞TLR4+/+（B-/P-）纯合体小鼠，及TLR4+/+/非髓源细胞TLR4-/-（B+/P-）、TLR4-/-/非髓源细胞TLR4+/+（B-/P+）杂合体小鼠。采用阻断左侧肺门60min，再灌注240min的方法制备LIRI模型。结果显示B+P+组肺组织损伤最重，B-P-组肺组织损伤最轻，B-P+组损伤较重，B+P-组损伤较轻，表明TLR4在LIRI中发挥重要作用，与髓源性细胞相比，非髓源性细胞TLR4在LIRI中发挥更重要作用。.氧自由基（reactive oxygen species， ROS）是缺血再灌注损伤重要启动因素。ROS由于半衰期短，不能直接活化TLR4。由于细胞表面含有大量的磷脂，我们推测氧化磷脂可能是TLR4活化配体。通过诱导巨噬细胞内生成羟自由基（•OH），分别将•OH中和剂氢气及氧化磷脂螯合剂mAbE06加入培养基中预处理。与Control组相比，•OH组TLR4表达增加，TLR4下游炎症因子IL-6及IL-8 释放明显增加，mAbE06处理后能够明显降低TLR4、IL-6及IL-8表达，氢气通过特异性中和•OH，降低了氧化磷脂的含量，降低TLR4、IL-6及IL-8表达。结果表明氧化磷脂是TLR4活化的配体。.本研究中我们探讨了氢作用机制与量效关系。与I/R组相比，吸入氢气能够明显减轻组织损伤程度，改善氧和指数，且具有明显的量效关系，较吸入1%的氢气，2-4%的氢气能明显减轻肺损伤程度，改善肺功能，其作用机制可能与调节TLR4-NF-kB信号途径有关。.我们研究结果为LIRI防治提供新思路，ROS、氧化磷脂、非髓源性细胞TLR4均可作为作用靶点，同时我们也证明氢气治疗是非常有效的治疗措施。