研究背景皮肌炎(dermatomyositis,DM)是一类获得性骨骼肌自身免疫性疾病,为特发性炎症性肌病(idiopathic inflammatory myopathies)的一个亚型,临床上为亚急性进展的四肢近端肌无力、特征性皮疹及病理上肌肉组织束周肌纤维萎缩和肌束膜、血管周炎症细胞浸润为主要特征。虽然有不同的机制提出来解释束周萎缩的形成,但是到目前为止,其发病机制仍尚未完全阐明。焦亡(pyroptosis)是近年来被发现的一种新的细胞程序性细胞死亡方式,与多种疾病产生、发展和预后有关。其特征性过程包括细胞膜上孔形成,细胞膜的完整性破坏后破裂,导致细胞肿胀破裂,细胞溶解,DNA断裂并释放大量LDH,诱导焦亡的发生。目前研究较多的焦亡效应分子主要有Gasdermin家族分子中的GSDMD和GSDME。这两个效应分子均能介导焦亡的产生,具有焦亡的特征过程。其中GSDME能够通过线粒体凋亡通路激活,当存在GSDME过量表达时,caspase-3切割GSDME产生N-GSDME,可将caspase介导的线粒体阔亡转化为线粒体焦亡。束周萎缩是确诊皮肌炎的金标准,在我们实验室及很多文献中均观察到皮肌炎束周萎缩处存在显著的线粒体功能异常改变,如大量的COX阴性肌纤维、S/C染色下大量蓝纤维等。既往也有文章报导在儿童皮肌炎肌肉活检标本中检测到线粒体凋亡通路上的蛋白表达升高,如caspase-3,但该实验未进行焦亡分子进一步研究,且无详细观察这些标志物在束周萎缩处的表达特点。因此我们假设GSDME依赖的线粒体焦亡通路可能在皮肌炎中发挥作用,尤其是在束周萎缩形成机制中。到目前为止,在皮肌炎中有关焦亡机制的研究尚未见报道。本课题通过组织化学染色、酶学染色、免疫组织化学染色、免疫蛋白印记实验、荧光实时定量PCR等方法充分探讨caspase和GSDME介导的线粒体焦亡通路在皮肌炎中的机制,特别是束周萎缩形成中的机制。第一部分 皮肌炎患者的临床特点分析和束周萎缩区线粒体病理改变目的分析皮肌炎患者的临床特点及病理学特点,特别是皮肌炎束周萎缩区的线粒体功能异常改变方法选取了 11例伴特征性束周萎缩的皮肌炎患者的肌肉活检标本,并选取10例病理为萎缩肌纤维作为疾病对照组,其中神经源性萎缩6例、选择性II型纤维萎缩4例,选取正常对照组4例。选取8非皮肌炎非包涵体肌炎的特发性炎症性肌病与6例肢带型肌营养不良2B作为坏死性肌纤维对照组,分析坏死性肌纤维与皮肌炎中束周萎缩肌纤维线粒体功能异常的不同表现。总结所有皮肌炎患者的临床资料及病理特点,所有患者均进行苏木素-尹红(HE)、改良Gomorii染色(MGT)染色、琥珀酸脱氢酶(SDH)、细胞素色C氧化酶(COX)、S/C染色。结果本组研究对象中皮肌炎患者女性多于男性,91%的患者伴有皮疹,18%患者合并有肌炎特异性抗体阳性,36%的患者肌酸激酶升高。在肌肉病理上所有的皮肌炎研究对象肌肉标本中均有束周萎缩,所有伴束周萎缩的皮肌炎患者均存在线粒体功能障碍,束周区域线粒体功能障碍更为显著,向肌束中心逐渐减少。同一肌束有不同程度的束周萎缩,越靠近宽大结缔组织处(肌外膜)束周萎缩更明显,越远离宽大结缔组织的肌束束周萎缩越轻。另外,在所有伴束周萎缩的皮肌炎中发现不同程度的凿孔样空泡,这些空泡主要位于束周萎缩区域。病理表现为萎缩肌纤维的疾病对照组肌肉病理中萎缩肌纤维无明显线粒体功能障碍表现。坏死性肌纤维对照组中坏死肌纤维肌肉病理上线粒体功能异常为COX酶活性缺失/降低不均匀、破碎蓝纤维(RBF)不均匀、S/C中蓝纤维不明显,一般为散在分布,主要存在于肌纤维的坏死部分,与皮肌炎肌肉病理中的束周萎缩处的线粒体功能异常表现不同。皮肌炎中束周萎缩处的线粒体功能异常为弥漫性,范围大于束周萎缩肌纤维,靠近束周萎缩的正常形态肌纤维亦累及,主要表现为弥漫性的COX酶活性缺失肌纤维、较多蓝纤维、RBF。结论皮肌炎束周萎缩处线粒体功能异常可能是皮肌炎的特征性改变,可能与皮肌炎的发病机制,特别是束周萎缩的形成有一定关系。第二部分 GSDME依赖的线粒体焦亡机制在皮肌炎束周萎缩形成机制中的探讨目的观察GSDME依赖的线粒体焦亡通路蛋白在皮肌炎肌肉活检标本中的分布特点,探讨GSDME依赖的线粒体焦亡通路在皮肌炎中的作用机制,特别是束周萎缩形成中的作用方法选取11例伴有束周萎缩的皮肌炎患者的肌肉标本,选取10例疾病对照组,其中神经源性萎缩6例、选择性Ⅱ型纤维萎缩4例,选取正常对照组4例。对所有标本均进行线粒体焦亡通路蛋白的HE染色、ATP酶染色、免疫组织化学染色、免疫蛋白印迹法、荧光实时定量PCR,蛋白分子包括BAK、BAX、cytochrome C、caspase-3、caspase-9、GSDME、IL-1α。结果免疫组织化学染色结果显示,BAK、BAX、cytochrome C、caspase-3、caspase-9、GSDME、IL-1α的表达主要位于皮肌炎肌肉组织标本的束周萎缩区域,而且在靠近宽大结缔组织间隙(肌外膜)的区域表达更为明显。且与所有对照组相比,皮肌炎肌肉标本中 BAK、BAX、cytochrome C、caspase-9、caspase-3、GSDME、IL-1α的表达水平明显升高,差异具有统计学意义(p<0.01或p<0.001)。免疫蛋白印迹分析表明,同所有对照组相比,皮肌炎肌肉标本中BAK、BAX、cytochrome C、cleaved-caspase-9(28kDa)和 cleaved-caspase-3(19 kDa)、GSDME-N(34kDa)、IL-1α蛋白的表达水平明显上调,差异具有统计学意义(p<0.05或者p<0.01或者p<0.001)。此外皮肌炎肌肉标本中的 BAK、BAX、cytochrome C、caspase-9、caspase-3 在 mRNA水平上亦有上调,差异具有统计学意义(p<0.05)。结论caspase-3和GSDME依赖线粒体焦亡通路参与了皮肌炎的发病机制,特别是束周萎缩的形成机制,可能是皮肌炎的潜在治疗靶点。