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背景: 中性粒细胞是人体感染时主要的固有免疫效应细胞,其杀菌机制包括:吞噬、释放抗菌物质以及发生NETosis释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophilextracellular traps,NETs)。尽管NETs是人体的重要抗菌机制,但是脓毒症时NETs的过度形成对于周围组织器官仍会造成伤害。因此脓毒症时控制NETs适度形成或者及时清除NETs能够有效的改善预后。 而在本研究中,我们首先探究了NETs的主要成分DNA在外科ICU危重症患者预后及脓毒症发生风险的早期诊断意义,证实了脓毒症时中性粒细胞胞外诱捕网对于实验动物肠道的影响,并且研究了常用的免疫增强营养成分谷氨酰胺对于脓毒症时中性粒细胞胞外诱捕网的形成的调节作用,为控制脓毒症时控制过激的中性粒细胞胞外诱捕网的形成提供了一个临床治疗和研究选择。 第一部分 绪论 中性粒细胞是炎症感染早期主要的固有免疫效应细胞。其能通过多种方式杀菌:吞噬,脱颗粒释放抗菌物质,及中性粒细胞诱捕网(neutrophilextracellular traps,NETs)。活化的中性粒细胞能释放出NETs,网络感染部位或血液循环中的微生物,并利用其上的抗菌物质抑制或杀灭细菌。但是在另一方面其过度释放也能造成细胞组织的损伤,从而影响器官功能,促进多种疾病病理进程。针对NETs的处理有望成为有效的治疗手段。 cf-DNA与综合性评分相关性有待进一步研究,但是与炎性指标,尤其是中性粒细胞,相关性显著,提示中性粒细胞或者NETs可能是其重要来源。cf-DNA也与凝血密切相关,是预测ICU危重症患者结局预后一个有效的独立的预测指标。同时较高水平的cf-DNA提示了更高的发生脓毒症的风险。 第二部分 cf-DNA/NETs在外科重症患者的早期诊断价值 目的: 此部分研究旨在探究cf-DNA/NETs在普通外科ICU危重症患者结局预后或脓毒症发生风险的早期诊断价值以及可能的相关因素。 方法: 本部分研究纳入ICU危重症患者,记录当天相关临床数据,并进行SOFA评分和APACHEⅡ评分。采集患者静脉血,利用直接荧光分析的方法检测血清中cf-DNA浓度。将ICU病死率作为主要结局指标进行ROC曲线分析,根据最佳阈值分组,探讨cf-DNA对脓毒症发生风险的预测价值。 结果: 总共入选42名ICU危重症患者,总体死亡率为19%(8/42),入ICU时平均血清cf-DNA浓度为1.113±0.0530 ug/ml,SOFA评分为3.738±0.366,APACHEⅡ评分为9.143±0.752。存活组与病死组在cf-DNA、APACHEⅡ评分、SOFA评分以及脓毒症发生率存在统计学显著性差异。ICU当天的危重症患者血清cf-DNA浓度与SOFA评分(rho=0.247; P=0.115)以及APACHEⅡ评分(rho=0.092;P=0.564)相关性不显著,但是与C反应蛋白(rho=0.568; P<0.001)、外周血白细胞计数(rho=0.393; P=0.010)、中性粒细胞计数绝对值(rho=0.443; P=0.003)、以及凝血方面aPTT(rho=0.380; P=0.013)、PT(rho=0.519; P<0.001)、INR(rho=0.518; P=0.001)、FIB(rho=0.393; P=0.010)、ATⅢ(rho=-0.343; P=0.026)存在着明显相关性。浓度预测ICU危重病患者病死率cf-DNA的ROC曲线下面积为0.809(95% CI0.647~0.970),而SOFA评分为0.789(95% CI0.595~0.982),APACHEⅡ评分为0.844(95% CI0.702~0.986),并且优于CRP的0.654(95%CI0.46~0.849)。血清cf-DNA浓度预测ICU危重病患者病死率的最佳阂值为1.3292 ug/ml,敏感性为75%(95% CI34.9%~96.8%),特异性为88.2%(95%)。 第三部分 脓毒症时中性粒细胞胞外诱捕网对肠道的损伤作用 目的: 此部分研究旨在探究在LPS诱导的脓毒症动物模型中中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)的形成是否对肠道的损伤起到了促进作用。 方法: 本实验中的大鼠脓毒症模型通过腹腔注射脂多糖LPS(10mg/kg)建立。所有的大鼠被随机分为以下三组:1)对照组;2)LPS组;3)LPS+DNaseⅠ组。在LPS+DNaseⅠ组中DNaseⅠ溶液于LPS处理后半30 min内通过尾静脉注射,用以破坏大鼠体内生成的NETs。所有大鼠在LPS或生理盐水腹腔注射后3h或24 h两个时间点处死并取材。通过检测来剪切后的caspase-3以及末端脱氧核苷酸转移酶脱氧尿苷三磷酸切口末端标记检测反应肠道的凋亡情况。通过H&E染色检测肠道的病理情况。利用酶联免疫吸附测定检测血清及肠道内TNF-α和IL-10的水平。利用Chiu评分系统对肠道损伤进行评分。 结果: 在LPS诱导的大鼠肠道组织中发现大量中性粒细胞侵润,并活化释放NETs。NETs的降解破坏降低了大鼠急性的全身炎症性反应,减少了肠道细胞的凋亡并且一定程度上缓解率组织病理改变。因此清除NETs对于脓毒症时肠道损伤可能起到保护作用。 结论: 此部分研究提示脓毒症时NETs的释放可能促使了肠道的损伤。 第四部分 谷氨酰胺对于脓毒症时中性粒细胞胞外诱捕网的影响 目的: 此部分研究旨在探究常用的免疫增强营养成分谷氨酰胺(Glutamine,GLN)对于脓毒症时中性粒细胞胞外诱捕网的形成的影响。 方法: 本部分实验包括两部分:体内动物实验和体外细胞实验。在动物实验中,小鼠脓毒症模型通过进行盲肠结扎穿孔(cecal ligation and puncture,CLP)建立。所有小鼠被随机分为3组:1)对照组;2)CLP组;3)GLN组。GLN组小鼠在接受CLP处理后给予0.75g/kg的谷氨酰胺的腹腔注射。设置6h,12h,24 h,48h四个时间点进行取血。检测小鼠血浆中谷氨酰胺及循环游离DNA(circulating freeDNA,cf-DNA)的浓度,同时通过流式细胞分析方法显示中性粒细胞淋巴细胞比(Neutrophil-Lymphocyte Ratio,NLR)以及中性粒细胞胞内活性氧簇(reactiveoxygen species,ROS)水平。细胞实验中,设置不同谷氨酰胺浓度下刺激普外科常规术后患者外周中性粒细胞,观察其核解聚情况以及上清游离DNA浓度,以反映其释放NETs情况。 结果: CLP组小鼠的cf-DNA明显较对照组升高,在12 h时达到最大值,随后慢慢减少(12 h:P<0.01;24 h:P<0.01;48 h:P<0.05)。然而比较GLN组与CLP组,能发现GLN组小鼠血浆中cf-DNA水平相对较低(24 h:P<0.01),但是仍较对照组升高(12 h:P<0.05;48 h:P<0.05)。但是谷氨酰胺并未对外周血中的中性粒细胞的ROS水平造成明显影响。普外科常规手术术后患者外周中性粒细胞在受到刺激后出现NETosis过程中典型的伴有组蛋白瓜氨酸化的核解聚。在缺乏谷氨酰胺的情况下刺激的中性粒细胞仍然能发生NETosis,给予低浓度的谷氨酰胺后能促进这一过程,但是随着浓度升高又会抑制NETs的释放。 结论: 在脓毒症时给予谷氨酰胺能减少cf-DNA/NETs血浆水平,谷氨酰胺对于外周中性粒细胞的活化释放NETs并不是必需的,但是不同浓度的谷氨酰胺能对NETs的释放有调节作用。