小鼠模型助力揭示中性粒細胞胞外誘捕網(wǎng)形成在心衰中的作用及機制

心衰（HF）在世界范圍內(nèi)具有很高的發(fā)病率、死亡率和醫(yī)療費用負擔。研究表明炎癥對HF的發(fā)病和進展有重要影響。中性粒細胞是炎癥和組織損傷的關鍵效應子，在介導炎癥和HF進展中起關鍵作用。激活狀態(tài)下，中性粒細胞可釋放由去致密染色質(zhì)和蛋白酶組成的中性粒細胞細胞外陷阱（NETs）。研究表明，NETs與HF相關，并推測NETs對HF后的心臟重塑有不利影響。然而，HF中NET形成的潛在機制大多不清楚。雖然HF的發(fā)展與心肌細胞損傷有關，但關于NETs和心肌細胞在HF發(fā)病機制中相互作用也鮮有報道。

血管性血友病因子（VWF）是一種糖蛋白，在止血、血栓形成和炎癥過程中起中心作用。VWF活性主要受ADAMTS13調(diào)節(jié)，其切割VWF多聚體的A2結(jié)構(gòu)域中的Y1605-M1606肽鍵。VWF/ADAMTS 13比值已被研究為各種疾�。ò�括HF）的潛在預測因子。然而，VWF/ADAMTS 13在HF病理生理學中的作用和潛在作用機制仍不清楚。SLC44A2是膽堿轉(zhuǎn)運蛋白樣蛋白2（CTL2）家族的成員，也是VWF的受體。最近的報告表明，SLC44A2與中性粒細胞募集和血小板活化相關。此外，SLC44A2誘導中性粒細胞活化和NET形成。然而，尚不清楚SLC44A2是否調(diào)節(jié)NETs生成以促進心臟重塑。

2024年8月21日，哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院于波教授團隊在European Heart Journal上發(fā)表題為“Von Willebrand factor exacerbates heart failure through formation of neutrophil extracellular traps”的研究論文，揭示了VWF-SLC44A2-NETs軸破壞線粒體功能穩(wěn)態(tài)導致心肌細胞凋亡并促進HF的作用及機制，以該軸為靶點可能為HF治療提供新思路。哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院于波教授、張毛毛教授、吳健教授及首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院博士后金家企為本文的共同通訊作者，哈爾濱醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院博士生莽鴿為本文的第一作者。
 

圖片來源：《European Heart Journal》
（https://sourl.cn/RPsgq8）

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員利用多種動物模型來VWF-SLC44A2-NETs軸在心衰中的作用及機制，包括PAD4^-/-小鼠和ADAMTS13^-/-小鼠以及SLC44A2^-/-小鼠（由賽業(yè)生物提供）。作者本首先在HF患者和小鼠模型中檢測到升高的NETs水平，證實其參與HF的進程。上游機制闡明VWF通過參與中性粒細胞上的SLC44A2促進NETs的產(chǎn)生。下游機制闡明NETs通過NE-TLR4途徑抑制PGC-1α從而阻礙線粒體生物發(fā)生。因此，靶向VWF-SLC44A2-NETs軸將為HF治療提供新思路。

技術路線
01 評估NETs在心衰患者及小鼠心衰模型中的水平
02 構(gòu)建PAD4^-/-小鼠，觀察NETs缺失對小鼠心臟重構(gòu)的影響
03 評估NETs對心肌細胞的作用及機制
04 構(gòu)建ADAMTS13^-/-小鼠及SLC44A2^-/-、PAD4^-/-小鼠，評估VWF/ADAMTS13-SLC44A2對NETs生成及心臟重構(gòu)的影響

研究結(jié)果
1. 心衰患者及小鼠心衰模型中NETs水平升高
首先，研究者在HF患者中發(fā)現(xiàn)NETs水平升高，且證實其與心功能及炎癥生物標志物具有相關性。接著，研究者通過構(gòu)建小鼠TAC心衰模型，發(fā)現(xiàn)小鼠HF中NETs水平也同樣升高（圖1）。
 

圖1 心衰患者和心衰小鼠NETs水平升高與心衰進展相關^[1]

圖2 NETs通過損害線粒體穩(wěn)態(tài)來驅(qū)動心肌細胞凋亡[1]

4. VWF/ADAMTS13介導NETs生成參與HF進程
為了探究HF中NETs產(chǎn)生的機制，本研究首先通過ELISA證實HF患者中VWF水平升高和ADAMTS 13水平減少，且發(fā)現(xiàn)VWF/ADAMTS13與NETs及HF指標之間具有相關性。接著通過ADAMTS13^-/-小鼠（由賽業(yè)生物提供）及重組ADAMTS13蛋白的使用，在小鼠HF模型中證實VWF/ADAMTS13介導NETs生成參與HF進程（圖3）。
 

圖3 VWF通過促進NETs的形成而加重心衰[1]

5. SLC44A2是VWF介導的NET形成所必需的
為了探究中VWF/ADAMTS13介導NETs生成的機制，研究者發(fā)現(xiàn)中性粒細胞上SLC44A2介導VWF促進的NETs發(fā)生。接著通過構(gòu)建SLC44A2^-/-小鼠（由賽業(yè)生物提供），并在小鼠HF模型中證實VWF-SLC44A2-NETs軸參與HF中不良心臟重構(gòu)（圖4）。
 

圖4 SLC44A2是VWF介導NET形成所必需的[1]

研究結(jié)論
綜上所述，該研究首先在HF患者和小鼠模型中檢測到升高的NETs水平，證實其參與HF的進程。上游機制闡明VWF通過參與中性粒細胞上的SLC44A2促進NETs的產(chǎn)生。下游機制闡明NETs通過NE-TLR4途徑抑制PGC-1α從而阻礙線粒體生物發(fā)生導致心肌細胞凋亡。因此，靶向VWF-SLC44A2-NETs軸將為HF治療提供新思路。

參考文獻：
[1] Mang G, Chen J, Sun P, Ma R, Du J, Wang X, Cui J, Yang M, Tong Z, Yan X, Wang D, Xie H, Chen Y, Yang Q, Kong Y, Jin J, Wu J, Zhang M, Yu B. Von Willebrand factor exacerbates heart failure through formation of neutrophil extracellular traps. Eur Heart J. 2024 Aug 21:ehae517. doi: 10.1093/eurheartj/ehae517.
 

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產(chǎn)品編號：
S-CKO-14260
應用方向：
神經(jīng)系統(tǒng),眼科,遺傳,肌肉,代謝