脓毒症免疫细胞的线粒体功能 (MitoSepsis)

背景

有证据表明，败血症和败血性休克会严重损害线粒体，由此产生的线粒体功能障碍与由此产生的器官功能障碍的严重程度和结果有关。 在脓毒症中，线粒体异常 - 生化和超微结构 - 已在多个器官中被发现，包括肝脏、肾脏、骨骼和心肌组织以及血细胞。 对以耗氧量、状态 3 和状态 4 呼吸、呼吸酶活性或组织 ATP 水平和周转率进行评估的线粒体功能的系统评价显示功能下降，尤其是在持续超过 16 小时的脓毒症模型中。 还原型谷胱甘肽（一种重要的线粒体内抗氧化剂）的耗尽水平与活性氧 (ROS) 和活性氮 (RNS) 生成的增加相结合，抑制了氧化磷酸化和 ATP 生成。 这种获得性细胞能量代谢的内在紊乱导致线粒体电子传递链酶复合物的活性降低和 ATP 生物合成受损，并导致脓毒症的器官功能障碍。

循环免疫细胞在脓毒症的病理生理学中起重要作用。 免疫系统的刺激会改变免疫细胞的能量需求；免疫细胞活性的下调与长期败血症有关。 免疫细胞激活要求增加能量需求，因此由于线粒体功能受损导致的 ATP 产生减少可能是调节脓毒症免疫反应的一个因素。 在外周血单核细胞中已报道线粒体功能的改变和能量衰竭，并且似乎与脓毒症免疫反应的调节有关。 与内毒素/干扰素-γ 孵育的巨噬细胞显示耗氧量减少和线粒体 I 复合物的抑制。 已经提出了改变这些细胞中线粒体功能的不同机制，包括增加 NO 产生和线粒体蛋白硝化 [14]、IL-10 [15] 升高或前列腺素水平升高。 在人类中性粒细胞中，完整的线粒体功能在趋化性和吞噬作用中起着重要作用，这些机制的损害导致对微生物挑战的防御能力下降。

HIF-1α 是一种转录因子，在氧稳态的演变中起着关键调节因子的作用。 在含氧量正常的条件下，HIF-1α 被双加氧酶以氧、Fe 和 α-酮戊二酸为底物羟基化后不断合成和降解。 在缺氧期间，氧气的低可用性限制了反应； HIF-1α 不再降解并迅速积累并触发参与氧稳态的基因转录，如糖酵解酶、葡萄糖转运蛋白、血管内皮生长因子 (VEGF) 和促红细胞生成素。 在低氧条件下，HIF 还介导呼吸链蛋白 mRNA 水平的降低，使细胞准备好主要通过糖酵解而不是通过氧化磷酸化产生 ATP，从而优化细胞能量学和稳态以在缺氧期间存活和发挥功能。

最近发表的报告将炎症和内毒素刺激与 HIF-1α 激活联系起来。 HIF-1α 已被证明在含氧量正常的条件下在 LPS 处理的巨噬细胞和单核细胞中上调和稳定。 LPS 刺激后，TLR4 缺陷的巨噬细胞中 HIF-1α 水平降低，表明 LPS 对 HIF-1α 的刺激是由 TLR4 介导的。

严重脓毒症中人体免疫细胞线粒体功能的数据有限，线粒体能量需求和产生与患者病情严重程度和结果的潜在相关性尚未确定。 严重脓毒症和脓毒性休克背景下的免疫反应由一个相互依赖、高度复杂的系统组成，该系统涉及不同类型的免疫细胞以及参与时间依赖性过程的促炎和抗炎细胞因子。 简单的体外研究评估单一类型免疫细胞和单一细胞因子的线粒体功能只是在败血症过程中的一个时间点可能不是反映免疫系统复杂相互作用的合适模型。 连续测量不同关键细胞的线粒体功能和特定的促炎和抗炎细胞因子和凋亡标志物以及脓毒症的其他临床和实验室标志物，可以提供对这种有害疾病模式的更深入的评估和理解。

客观的

该项目的目的是全面研究严重脓毒症和感染性休克患者线粒体功能和免疫细胞形态的变化。 我们计划评估单核细胞、B 细胞和 CD4+ T 细胞线粒体功能的变化与各种细胞因子水平以及脓毒症严重程度和结果的经典临床和实验室参数的相关性。

方法

在获得患者或患者直系亲属的书面知情同意后，共有 30 名因严重败血症或感染性休克而入住三级医院重症监护病房 (ICU) 的患者将被纳入研究。 患有任何类型的慢性感染性、炎症性或自身免疫性疾病、移植后或接受免疫抑制剂治疗的患者均被排除在外。

对照：30 名健康志愿者 单核细胞/粒细胞线粒体功能的评估将通过使用标准滴定方案测量线粒体复合体活性来进行，以测量复合体 I 至 IV 的激活。 为了测量 IL-1、IL-6、IL-10 和 TNF 的血清水平，将使用标准商业试剂盒。