研究背景和目的肠缺血再灌注(Ischemia/reperfusion,I/R)常见于创伤、感染、休克及肠梗阻、体外循环手术等临床急危重症情况,不仅引起肠损伤,还因肠粘膜屏障破坏后细菌与内毒素移Compound 3使用方法位,导致脓毒症及肠外多器官功能不全甚至衰竭。急性肺损伤(Acute lProtein Tyrosine Kinase抑制剂ung injury,ALI)作为肠I/R最为常见的远隔脏器并发症,是造成该类患者死亡的主要原因。迄今为止,ALI的发病机制不明且无有效的防治措施,是当前危重病领域急需解决的科学问题之一。肠道菌群及其代谢产物通过影响免疫系统功能参与许多肺部疾病的发生,是构成“肠-肺轴”的关键环节。琥珀酸是一种近年来为人关注的肠道菌群代谢产物,然而在肠I/R所致ALI的作用尚不清楚。本研究旨在探讨肠道菌群代谢产物琥珀酸在肠I/R所致ALI的作用及具体机制,为阐述ALI的发病机制、发现肠源性肺损伤的防治新靶点提供理论依据。研究内容1.探究肠I/R小鼠肺内琥珀酸蓄积与特定肠道菌群的关系(1)通过复制小鼠肠I/R诱导的ALI模型,靶向检测肠I/R不同再灌注时间点肺部、血液、肠道与盲肠内容物琥珀酸水平的变化。(2)通过16S rRNA测序技术分析肠道菌群的多样性及丰度变化,筛查与琥珀酸代谢相关的特异性肠道菌群,并进行肺部琥珀酸与所筛特定肠道菌群的相关性分析。2.证实肠I/R小鼠肺内蓄积的琥珀酸来源于肠道菌群(1)通过抗生素及菌群移植实验证明肠道菌群是肺部琥珀酸的主要来源。(2)通过体内荧光素标记实验,提供肠I/R期间琥珀酸从肠转移到肺的直接证据。3.阐述琥珀酸诱导的肺泡巨噬细胞极化在肠I/R后ALI的作用(1)通过琥珀酸体内外干预实验及肺泡巨噬细胞、肺泡上皮细胞共培养离体实验,明确琥珀酸对肺泡巨噬细胞极化及肠I/R后ALI的作用。(2)通过氯磷酸脂质体清除小鼠肺泡巨噬细胞实验证实琥珀酸的作用依赖于肺泡巨噬细胞的参与。4.阐述琥珀酸诱导肺泡巨噬细胞极化与肠I/R后ALI的信号机制(1)通过琥珀酸受体1(SUCNR1)体内外抗体中和实验和Sucnr1基因敲除/敲减实验,证实琥珀酸受体(SUCNR1)的关键作用。(2)通过体外抑制剂干预实验,进一步探明SUCNR1激活后下游PI3K/AKT/HIF-1α信号通路的作用。5.验证琥珀酸与体外循环心脏手术患者术后肺损伤的相关性收集体外循环心脏手术患者的临床数据及血液标本,验证琥珀酸与体外循环心脏手术后肺损伤指标的相关性。研究结果(1)肠I/R引起肠道(而非肺部)产生琥珀酸的细菌丰度增加,而降解琥珀酸的细菌丰度减少;肠I/R小鼠出现肺内琥珀酸的蓄积,且肺内琥珀酸水平与肠道产生琥珀酸细菌/降解琥珀酸细菌的比值呈显著的正相关。(2)在无菌小鼠与经抗生素清除肠道菌群的伪无菌小鼠,肺内蓄积的琥珀酸水平显著下降,肺部炎症与肺损伤显著减轻;无菌小鼠在移植肠I/R小鼠的粪便后肺内琥珀酸蓄积、肺部炎症与肺损伤的表型得以复现;荧光素体内标记实验显示肠道与肺biocidal effect部荧光信号增强,提示肠I/R期间琥珀酸从肠转移到肺。肠道菌群可能是肺部琥珀酸的主要来源。(3)琥珀酸促进肺泡巨噬细胞M1极化,导致肺泡上皮细胞凋亡和肠I/R后ALI;而氯磷酸脂质体选择性清除肺泡巨噬细胞后,小鼠肺部炎症与肺损伤减轻,提示琥珀酸的作用依赖于肺泡巨噬细胞的参与。(4)敲除或阻断SUCNR1可减轻肠I/R所致ALI;琥珀酸通过其受体SUCNR1及下游PI3K/AKT/HIF-1α通路促进肺泡巨噬细胞M1极化,进而导致肺泡上皮细胞凋亡和ALI。(5)体外循环心脏手术患者术后早期血浆琥珀酸水平升高,且血浆琥珀酸含量与体外循环术后肺损伤指标呈显著的正相关。研究结论肠道菌群代谢产物琥珀酸通过作用其受体SUCNR1促进AMs的M1极化,进而加重肠I/R后的ALI。琥珀酸或是危重患者肠源性肺损伤防治的新靶点。未来,靶向调控琥珀酸代谢相关的肠道菌群有望成为防治肠源性肺损伤的有效手段。