《Thrombosis Research》:Repetitive pulmonary embolism with local innate immune activation induces chronic thromboembolic pulmonary disease: A translational porcine study
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背景:慢性血栓栓塞性肺疾病(chronic thromboembolic pulmonary disease, CTEPD)是肺栓塞(pulmonary embolism, PE)的长期并发症,并可伴肺动脉高压(pulmonary hypertension)。
背景:慢性血栓栓塞性肺疾病(chronic thromboembolic pulmonary disease, CTEPD)是肺栓塞(pulmonary embolism, PE)的长期并发症,并可伴肺动脉高压(pulmonary hypertension)。炎症被认为参与其中,但其因果作用仍不明确。目的:探讨局部免疫激活是否改变重复PE后的血流动力学、炎症及血栓栓塞反应。方法:在一项30天前瞻性研究中,六头猪接受含环鸟苷酸-腺苷酸(cyclic GMP–AMP, cGAMP)的重复自体PE以诱导局部免疫激活,并与六头接受重复PE及氨甲环酸(tranexamic acid, TXA)介导的内源性纤溶抑制的猪进行比较。动物接受血流动力学评估、采血、计算机断层肺动脉血管造影(computed tomography pulmonary angiography, CTPA)、肺组织细胞因子定量及组织学分析。结果:重复栓塞在两组均诱导平均肺动脉压(mean pulmonary arterial pressure, mPAP)急性短暂升高,但随访时无动物发生肺动脉高压(cGAMP组18 ± 3 mmHg,TXA组16 ± 2 mmHg,p = 0.20)。CTPA显示两组均存在持续血管阻塞,阻塞百分比相当(85 [75–87] % vs. 72 [50–80] %,p = 0.29)。系统性白细胞、中性粒细胞及淋巴细胞计数均处于猪参考区间。cGAMP组肺组织C-X-C基序趋化因子配体10(CXCL10,干扰素-γ诱导蛋白-10)水平高于TXA组(9120 ± 5027 vs. 3763 ± 1904 pg/g,p = 0.035),而白细胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis factor-alpha, TNF-α)和白细胞介素-8(interleukin-8, IL-8)无差异。免疫组织化学(immunohistochemistry)显示机化血栓内CXCL10阳性炎症细胞浸润。结论:在该猪模型中,重复PE联合局部cGAMP暴露增加肺组织CXCL10,但30天内未诱导肺动脉高压,提示仅在血栓层面选择性激活免疫系统不足以驱动更晚期的慢性血栓栓塞表型。
Simone Juel Dragsbaek等围绕慢性血栓栓塞性肺疾病(chronic thromboembolic pulmonary disease, CTEPD)展开研究。CTEPD是肺栓塞(pulmonary embolism, PE)的长期并发症,其特征为未溶解血栓导致持续性肺动脉阻塞;疾病进展并非仅由血栓不完全溶解解释,血栓重塑和血管相互作用等主动过程受到关注,炎症被认为是突出特征。已有研究显示系统性炎症疾病患者CTEPD风险增加,患者血浆及肺动脉内皮细胞中促炎细胞因子升高,部分免疫调节介质与症状严重程度及血流动力学受损相关。然而,炎症刺激与血栓机化之间的因果关系仍未充分阐明,动物模型有助于深入认识该问题。研究人员已建立可复现人CTEPD病理组织学特征的猪模型,并据此检验局部、靶向激活炎症信号对血栓机化及病理生理的影响;其假设为局部炎症激活促进不良适应性血栓机化并导致肺血管功能障碍。研究得出,在重复自体PE猪模型中,局部cGAMP暴露增加肺组织CXCL10,但30天内未诱导持续性肺动脉高压,也未产生明显的机化血栓形态差异;这提示仅在血栓层面选择性激活固有免疫不足以驱动更晚期慢性血栓栓塞表型。其意义在于,该大动物模型可诱导选择性局部炎症激活,并保留自体血栓的生物学组成,有助于直接评估慢性血栓栓塞病变的组织病理成分,同时为炎症在CTEPD中的因果作用提供实验证据。
关键技术方法概括:研究为30天前瞻性对照实验,纳入雌性丹麦屠宰猪(Landrace/Yorkshire与Duroc杂种,约60 kg,来自specific pathogen-free(SPF)程序并适应14天);cGAMP组7头入组、1头死亡、6头完成30天,历史TXA组6头。关键技术包括重复自体血栓肺动脉栓塞、血栓内注射cGAMP、TXA抑制内源性纤溶、右心导管(right heart catheterisation, RHC)与血流动力学监测、CTPA及Qanadli梗阻评分、血细胞计数、肺组织酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)以及HE、Verhoeff-Van Gieson、Masson三色、CD3与CXCL10免疫组织化学分析。
3.1 血流动力学与肺血管阻塞:通过RHC和CTPA评估发现,重复栓塞在两组均引起mPAP和肺血管阻力(pulmonary vascular resistance, PVR)急性短暂升高,证实肺血管负荷有效;但至第30天,两组血流动力学和通气变量均恢复正常,未达到肺动脉高压。cGAMP组基线mPAP为17 ± 2 mmHg、TXA组为14 ± 2 mmHg(p = 0.005),均处正常生理范围;第30天mPAP分别为18 ± 3 mmHg和16 ± 2 mmHg(p = 0.20)。CTPA显示随访时两组均存在持续肺血管阻塞,阻塞百分比无组间差异(85 [75–87] % vs. 72 [50–80] %,p = 0.29)。第30天cGAMP组平均动脉压较高,但基线时已数值较高且两组组内均无变化,讨论认为更可能反映非随机设计相关队列差异,而非干预相关效应。
3.2 炎症与组织学特征:通过血细胞计数、肺组织ELISA及组织学/免疫组织化学分析发现,基线时两组中性粒细胞和淋巴细胞计数相当;第30天TXA组白细胞计数高于cGAMP组,但两组均在猪参考区间内。cGAMP组肺组织CXCL10浓度高于TXA组(9120 ± 5027 vs. 3763 ± 1904 pg/g,p = 0.035),TNF-α和IL-8无组间差异,IL-1β在cGAMP组数值较高但未达统计学显著。免疫组织化学显示机化血栓性物质内CXCL10表达,周围肺实质CXCL10染色仅呈散在阳性,无明显弥漫染色。两组均可见炎症浸润,包括多核巨细胞和CD3
+淋巴细胞,并见与再通和新生内膜形成一致的结构;Masson三色染色显示两组机化血栓性物质内均有胶原沉积。上述结果说明,cGAMP暴露与肺组织CXCL10升高相关,支持干预诱导选择性局部炎症反应,但未诱导肺动脉高压或明显改变机化血栓形态。
讨论部分总结:该研究比较局部cGAMP激活固有免疫信号与TXA抑制内源性纤溶的重复栓塞模型,发现cGAMP暴露与肺组织CXCL10升高相关,但第30天未诱导肺动脉高压;两组均有持续机化血栓栓塞病变、炎症浸润、再通及新生内膜形成,随访血流动力学和通气变量相似。重复栓塞引起预期急性mPAP和PVR升高,但未进展为持续肺动脉高压;这与既往大动物CTEPD模型一致,后者更严重血流动力学表型通常需非自体材料及血管结扎、弹簧圈或药物等非生理策略。研究强调采用自体血栓以保留慢性血栓栓塞病变的生物学组成,既往工作显示该类病变类似CTEPH患者肺动脉内膜剥脱标本,支持模型病理生物学相关性。兔模型联合局部血管生成抑制可导致持续肺动脉高压,但无新生血管化,提示严重血管生成抑制可维持肺动脉阻塞;相较之下,人CTEPH常见再通通道,血管生成受损可能是重要contributor而非唯一机制。时间差异亦可能影响表型:兔模型末次栓塞至血流动力学评估间隔8周,本研究为16天,故本模型后期发生肺动脉高压不能排除。两组均有炎症细胞浸润,但仅血管生成抑制模型出现持续肺动脉高压,炎症究竟促进血栓溶解、导致持续阻塞和血管重塑,还是部分反映持续机化反应,仍需明确。cGAMP经STING通路促进1型干扰素反应,CXCL10升高支持选择性局部炎症反应;CXCL10曾被认为可能是CTEPH致病因素,但本研究在CXCL10升高而未发生CTEPH,提示其升高可能继发于CTEPH而非原因。CTEPH炎症谱复杂,涉及C反应蛋白、IL-6、TNF-α、单核细胞趋化蛋白1等,血栓机和血管重塑并非由单一优势炎症通路驱动;本研究主要检测CXCL10,其他炎症介质作用仍需研究。虽然单独抑制内源性纤溶或单独局部固有免疫激活未导致持续肺动脉高压,两者联合效应未知;CTEPH为多因素疾病,未来可研究同时损害血栓溶解与炎症激活是否促进更晚期表型。局限性包括:猪模型外推至临床需谨慎;仅纳入雌性猪,不能评估性别特异反应;为遵循3R原则使用历史TXA组,缺乏仅重复PE对照组,限制cGAMP对CXCL10发现特异贡献的因果解释;历史TXA与cGAMP队列栓塞日程略有不同,末次栓塞至组织采集的轻微时间差异对炎症测量和病变成熟的影响不能排除;30天随访可能不足以捕捉后期血流动力学或组织学变化;炎症分析仅限选定系统性细胞计数和组织细胞因子,未全面表征炎症反应。
研究结论翻译:在这个复发性自体肺栓塞猪模型中,局部cGAMP暴露增加了肺组织CXCL10,但未诱导持续性肺动脉高压。这些发现支持:在慢性血栓栓塞性病变的大动物模型中可诱导选择性局部炎症激活,但提示仅通过CXCL10增加的炎症在30天内可能不足以诱导更晚期的慢性表型。