心肌梗死后小鼠模型中的Complosome激活:揭示细胞内补体系统在心脏修复中的新机制

《Stem Cell Reviews and Reports》:Complosome Activation after Myocardial Infarction in a Murine Model of Permanent LAD Ligation

【字体: 时间:2025年12月28日 来源:Stem Cell Reviews and Reports 4.2

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  本刊推荐:为解决心肌梗死(MI)后补体系统双重作用的机制争议,研究人员通过永久性左前降支(LAD)结扎小鼠模型,首次系统性揭示了Complosome(细胞内补体系统)在心脏、骨髓和脾脏中的协同激活规律。研究发现C3/C5及其受体(C3aR/C5aR1)与Nlrp3炎症小体同步上调,提示细胞内补体可能通过代谢调控参与心脏保护,这为靶向抑制有害的细胞外补体同时保留有益细胞内功能提供了新策略。

  
心肌梗死(Myocardial Infarction, MI)一直是全球范围内导致死亡和残疾的主要原因之一。传统观点认为,心脏恢复过程依赖于有害炎症反应与愈合过程之间的微妙平衡。补体系统(Complement System)作为先天免疫的重要组成部分,长期以来被视为促进心肌梗死后炎症和组织损伤的“坏角色”。尤其是补体成分C3和C5在肝脏合成后释放到血液中,通过形成膜攻击复合物(Membrane Attack Complex, MAC)直接破坏细胞膜,或通过其裂解产物C3a和C5a(称为过敏毒素)招募炎症细胞,加剧心肌损伤。
然而,近年来科学家们发现,补体系统并非只有“破坏”一面。越来越多的证据表明,多种细胞(包括心肌细胞和骨髓干细胞)能够在细胞内表达补体成分,形成所谓的“Complosome”(细胞内补体系统)。这一发现彻底改变了人们对补体功能的认识:细胞外的补体可能主要参与炎症损伤,而细胞内的补体则可能通过调节细胞代谢、生存和分化,发挥保护作用。这种“内外有别”的功能区分,或许能解释为什么过去针对补体的疗法在动物实验中效果显著,却在临床研究中屡屡失败——因为广泛抑制补体可能同时阻断了有益的细胞内补体功能。
为了明确心肌梗死后Complosome的激活规律及其与系统补体反应的差异,由Janina Ratajczak和Ahmed Abdel-Latif共同领导的研究团队,在《Stem Cell Reviews and Reports》上发表了他们的最新发现。他们利用永久性左前降支(LAD)结扎的小鼠心肌梗死模型,系统分析了心脏、外周血、骨髓和脾脏中补体成分的基因表达变化,并检测了血浆中C5a水平,旨在揭示Complosome在心肌梗死早期阶段的激活特征及其潜在功能。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:通过外科手术建立小鼠永久性LAD结扎模型模拟临床心肌梗死;使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)定量分析心脏、骨髓和脾脏组织中C3、C3aR、C5、C5aR1及Nlrp3炎症小体的mRNA表达水平;通过酶联免疫吸附测定(ELISA)检测血浆中C5a蛋白浓度作为系统补体激活的标志。
心肌梗死触发心脏组织Complosome的强烈激活
研究发现,心肌梗死后心脏组织中补体成分的mRNA表达显著上调。到第3天(D3),C3表达增加了约15倍,C3aR表达上升约3倍,而C5aR1的表达最为显著,接近20倍的增长。同时,Nlrp3炎症小体的表达也持续升高(约8倍),表明补体系统与炎症小体通路在受损心肌中协同激活。
系统性免疫器官呈现独特的补体激活模式
在骨髓中,C3表达在梗死后第1天(D1)即达到峰值,C5aR1到D3时上调约8倍;脾脏中C3表达在D1和D3均显著增加(约5倍),C5aR1也呈现渐进式上升。这两个器官中Nlrp3的表达均持续增高,提示心肌梗死引发了全身性免疫动员。
血浆C5a水平证实系统补体激活
血浆C5a浓度在梗死后D1和D3均显著高于假手术组,峰值出现在D1,说明心肌梗死激活了终端补体通路,导致强效炎症介质C5a的释放,这可能加剧组织损伤和炎症细胞浸润。
本研究首次系统描绘了心肌梗死后Complosome在心脏和免疫器官中的激活图谱,揭示了其与Nlrp3炎症小体的协同作用。这些发现不仅深化了对补体系统在心肌梗死中双重角色的理解,更重要的是为未来治疗策略提供了新方向:即需要开发能够选择性抑制有害细胞外补体(如C5a-C5aR1轴)而不影响细胞内Complosome保护功能的疗法。此外,研究结果暗示针对补体与炎症小体的联合干预可能比单一通路抑制更为有效。这一认识有望突破当前心肌梗死治疗的瓶颈,为改善数百万患者的预后提供新的希望。
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