KLF9/NDUFS1信号轴调控中性粒细胞NETosis在TBI后交感兴奋中的作用机制研究

Sympathetic hyperactivity is closely associated with the prognosis of patients with traumatic brain injury (TBI). We have previously found that oxidative stress in paraventricular nucleus (PVN) of hypothalamus plays an important part in sympathetic hyperactivity after TBI, but the mechanism is unclear. We have also detected that neutrophil extracellular traps (NETs) are associated with sympathetic hyperactivity after TBI in clinical studies, while oxidative stress is the classical way in the formation of NETs (NETosis). LL37 in NETs can promote the secretion of IL-1β by microglia, which contributes to sympathetic hyperactivity under various pathological conditions. Meanwhile, we found that the abnormal expression of KLF9/NDUFS1 signaling axis after TBI may participate in the formation of NETs through regulating oxidative stress. Therefore, we hypothesize that KLF9/NDUFS1 in PVN regulate NETs formation through oxidative stress after TBI. NETs then activate the secretion of IL-1β by microglia via Hippo pathway, ultimately leading to sympathetic hyperactivity. This study is designed to explore the mechanism of NETosis after TBI and the influence of NETs on sympathetic hyperactivity at clinical, cellular, molecular and animal levels using rat diffuse axonal injury model. We intend to provide a new target for the clinical treatment of sympathetic hyperactivity after TBI.

颅脑损伤（TBI）后交感兴奋与患者预后密切相关，课题组研究发现下丘脑室旁核（PVN）氧化应激是TBI后交感兴奋的重要病理基础，但机制尚不清楚。进一步临床研究发现，中性粒细胞胞外陷阱（NETs）与TBI后交感兴奋有关。而氧化应激是NETs形成（NETosis）的经典途径。NETs中LL37可促进小胶质细胞分泌IL-1β；IL-1β是多种病理情况下交感兴奋的重要原因。同时，课题组通过大鼠PVN组织蛋白芯片检测发现KLF9/NDUFS1在TBI后表达发生变化，可能通过调控氧化应激参与NETs形成。因此，我们假设TBI后，PVN内KLF9/NDUFS1通过氧化应激调控NETs形成，进而通过Hippo通路促进小胶质细胞分泌IL-1β，最终影响交感兴奋。本课题拟利用大鼠弥漫性轴索损伤模型，在临床、细胞、分子和动物水平研究TBI后NETosis机制及NETs影响交感兴奋的机制，以期为临床治疗提供新靶点。

颅脑损伤（Traumatic brain injury, TBI）是临床最常见的创伤之一，也是所有创伤患者死亡的首要原因，超过半数（53%）的重型TBI患者预后不良。交感兴奋是TBI患者预后不良的重要原因。目前临床上对于TBI后交感兴奋，仍以经验性治疗为主，缺乏针对性治疗靶点，已成为制约TBI预后的瓶颈问题之一。课题组研究发现下丘脑室旁核（PVN）氧化应激是TBI后交感兴奋的重要病理基础，但机制尚不清楚。进一步研究发现，中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）与TBI后交感兴奋有关。而氧化应激是NETs形成（NETosis）的经典途径。因此，我们推测TBI后，PVN内氧化应激通过调控NETs形成，促进交感兴奋。本课题利用大鼠弥漫性轴索损伤模型，在临床、细胞、分子和动物水平研究TBI后NETosis机制及NETs影响交感兴奋的机制。在本研究中，我们首先发现TBI后交感兴奋与NETs水平之间具有相关性；随后，利用大鼠DAI模型，研究发现TBI后下丘脑PVN内存在NETs，外周血NETs水平较对照组也显著增加，且NETs水平与交感兴奋指标具有相关性；进一步，我们发现DAI大鼠PVN组织KLF9高表达，而NDUFS1低表达，可能与NETs的增加相关。为进一步明确NETs影响TBI后交感兴奋的机制，课题组通过离体和在体实验，发现KLF9/NDUFS1参与调控NETs的产生；干预NETs/P2X7/MST1通路可影响小胶质细胞IL-1β水平的释放。而IL-1β是多种病理情况下交感兴奋的重要原因。在本研究中，我们首次发现了NETs参与TBI后交感兴奋的作用及其机制，以中性粒细胞NETs为核心，串联小胶质细胞活化、免疫系统激活、神经炎症反应等多个环节和途径，探讨TBI后交感兴奋的调控机制，研究成果有望为TBI的临床治疗提供新的理论依据和药物靶点。