文摘
严重的组织伤害引起系统性炎症往往伴随着明显的或神秘blood-organ屏障障碍,常常导致多器官功能障碍。然而,它是未知的特定的障碍分子是否揭示创伤后早期进入流通的潜在指标初始屏障功能障碍。释放障碍分子交界粘附molecule-1 (jam)研究了在C57BL / 6小鼠血浆2 h后实验mono -和多发伤多发伤患者(ISS≥18)在为期10天的期间。相关性分析表明jam - 1等离子体浓度和器官衰竭的之间的联系。jam是系统检测实验小鼠创伤后胸部钝伤作为驱动力。因此,jam -减少后肺组织肺挫伤和jam - 1等离子体水平显著相关的蛋白质含量增加支气管肺泡灌洗的迹象alveolocapillary屏障功能障碍。此外,jam - 1是明显的释放到血浆多发伤患者早在4 h后创伤的侮辱与疾病严重程度和器官功能障碍显著相关(APACHE II和沙发的分数)。数据支持早期损伤,时间的障碍分子jam - 1的循环显示开始伤害屏障功能障碍。
1。介绍
多发伤和后续的并发症,比如系统性炎症和多器官功能障碍和衰竭,仍然是一个45岁人群的死亡率的主要原因和年轻1]。创伤后的影响,受伤的病人暴露于多种危险——和其分子模式,导致分子、细胞、器官功能障碍(2]。multiorgan失败的主要病理生理驱动是外部的障碍和故障(皮肤)和内部障碍,包括大脑、空气和gut-blood屏障(BBB, ABB, GBB resp)导致无法控制的“洪水”组织和微生物入侵。生理、高效paracellular壁垒是保证通过紧密连接,由各种积分膜分子,如occludin claudin,联接的附着力molecule-1 (jam - 1 /把一/ CD321 / F11R) (3,4]。除了信息接触的密封内皮和上皮细胞,jam是循环细胞上表达,包括白细胞调节transendothelial迁移(5),或造血干细胞促进长期的重新和reendothelialization受伤血管壁的6,7]。jam - 1分子在分子层面上,可以通过其细胞外二聚和绑定homophilically领域,而其胞内域可以与submembranous结构和信号蛋白(8]。jam也出现在血小板,使二聚或与Fc交联γRII,导致增强血小板粘聚性、hyperaggregability [9]。其他报告显示,jam - 1在休息的血小板抑制过早血小板激活(10]。在炎症条件,包括小鼠自身免疫性脑脊髓炎,显著减少紧密连接分子,尤其是jam,被发现与BBB功能障碍(11]。同样,ABB功能障碍,如模仿由脂多糖(LPS)诱导急性肺损伤,显示部分减少肺内jam - 1和claudin表达(12]。依照这个JAM-1-deficient老鼠表现出古典的迹象增强肺通透性和敏感性远程有限合伙人的挑战,建议jam - 1作为一个关键的调节器肺屏障功能(13]。在创伤情况下,缺血和再灌注(I / R)损伤是一个中央炎症反应的病理生理因素。经过诱导的实验性肝I / R损伤,jam缺乏没有改变肝细胞坏死,但增加凋亡率和减毒嗜中性粒细胞浸润14]。释放血红蛋白,红细胞(例如,脑损伤后),模仿通过立体定向血红蛋白注入老鼠大脑,导致BBB破坏显著降低jam - 1表达水平和增强一氧化氮产量(15]。此外,在慢性炎症性疾病,包括动脉粥样硬化,jam -可以从紧密连接释放到血液循环(16]。
然而,目前市面上的任何数据可能jam - 1释放的上下文中的严重的组织损伤。因此,我们推测,jam - 1可能检测到循环的多发伤后,反映了组织损伤的程度。第一次,我们描述循环jam的检测小鼠多发性损伤模型和多发伤后的病人似乎injury-pattern——和时间,因此可能代表一个有用的未来临床工具来评估创伤后屏障功能障碍。
2。材料和方法
2.1。实验小鼠多发性损伤
实验小鼠多发性损伤的研究方案是通过大学动物保健委员会和联邦当局动物研究Tuebingen,德国(编号为1016),所有实验都是在坚持执行国家卫生研究院的实验动物的使用指南。C57BL / 6小鼠年龄在8 - 9周(美国杰克逊实验室、酒吧港口)的平均体重25克(±2.5 g)。小鼠麻醉使用2.5%七氟烷的混合物(Sevorane、雅培、德国威斯巴登)和97.5%氧气和暴露在冲胸部外伤或虚假的过程。创伤后,麻醉持续腹腔内使用Ketavet(辉瑞制药,卡尔斯鲁厄,德国)和甲苯噻嗪(德国拜耳医疗、Monheim)。小鼠随机分为以下治疗组= 6 - 12在每个动物:控制(假的),胸部钝伤双边(TxT),关闭了创伤性脑损伤(TBI),近端股骨骨折包括侧软组织损伤(Fx + STI)或traumata的组合:TxT +创伤性脑损伤,TxT +外汇+ STI,和创伤性脑损伤+外汇+ STI,或者多发伤(PT = TxT +创伤性脑损伤+外汇+ STI)如前所述[17]。虚假的动物经历相同的过程,但是没有外伤的应用程序。老鼠维持麻醉,直到牺牲。血液通过心脏穿刺创伤后被撤回2 h;等离子体是通过离心分离和储存在−80°C,直到进一步的分析。肺是用于支气管肺泡灌洗(BAL)或均质ELISA分析。
2.2。支气管肺泡灌洗(BAL)的蛋白质
拜尔港收集(老鼠每组)来评估alveolocapillary屏障的完整性。牺牲后,鼠标气管被曝光和插管,肺是刷新三次使用500年μL冰冷的磷酸盐(Gibco、Eggenstein、德国),包括10μL 1: 1000广谱蛋白酶抑制剂(Sigma-Aldrich,圣路易斯,密苏里州)。随后,球液体在380×g离心10分钟在4°C,和上层清液储存在−80°C到分析。落下帷幕液体蛋白质浓度测定用BCA蛋白质分析工具包(美国皮尔斯,罗克福德,IL)由制造商推荐使用标(Tecan GmbH, Grodig,奥地利)。
2.3。测量jam - 1
jam - 1分子的紧密连接蛋白浓度测定用sandwich-enzyme-linked免疫吸附测定技术根据制造商的建议。jam决心在人类(人类jam - ELISA, Cloud-Clone Corp .)、休斯顿、TX,美国)和小鼠血浆(鼠标jam - 1 DuoSet ELISA、研发、明尼阿波利斯、锰、美国)以及肺组织匀浆后的小鼠实验性创伤或虚假的过程。
2.4。多发伤患者
我们进行了一项前瞻性临床研究包括多个患者创伤(损伤严重程度评分(ISS)≥18)乌尔姆大学医院的人在2010年和2011年之间。这项研究是独立当地伦理委员会批准的乌尔姆大学的69/08。十个健康志愿者作为对照组。书面知情同意了所有的病人和志愿者。排除标准是年龄< 18岁,怀孕,感染人类免疫缺陷病毒,心原性休克作为主要的潜在疾病,潜在的血液疾病,细胞毒性治疗前6个月内,快速进步的存在潜在疾病死亡率预测在接下来的24小时。创伤组,8 multiple-injured患者(6人,2女性)的平均年龄51岁(±24年,标准偏差(SD)和30分意味着空间站(±4点,SD)确定了jam - 1等离子体的浓度。承认在急诊室都抽取了血液样本以及4、12、24、48、120、240小时之后,和等离子整除储存在−80°C到分析。
2.5。统计分析
所有结果平均值±标准偏差(SD)。正态分布的数据验证了使用Kolmogorov-Smirnov测试。数据集使用单向方差分析进行分析(方差分析)其次是Dunnett方法作为多个事后测试比较。在非参数分布的情况下,克鲁斯卡尔-沃利斯单向方差分析排名紧随其后的是邓恩的方法进行。皮尔森的方法被用来分析值之间的相关性。结果被认为是重要的。
3所示。结果
3.1。检测jam - 1在等离子体实验的多发伤:协会与BAL蛋白质泄漏Air-Blood-Barrier (ABB)功能障碍标志
确定jam - 1作为一个关键的障碍分子可以检测到循环组织创伤后早期,jam - 1等离子体浓度研究不同标准化后的小鼠2 h创伤的侮辱。事实上,有轻微增加循环jam胸外伤后独自(TxT)在结合显著增加额外的软组织和骨折创伤(TxT + STI +外汇)或多发伤(图1(一))。BAL蛋白质渗漏量作为ABB障碍显著相关的指标jam - 1等离子体的水平在所有动物(皮尔森相关系数;数据未显示)。在此,胸部钝伤侮辱(TxT)独自一人(;)或结合创伤性脑损伤(TxT +创伤性脑损伤)(;)表现出显著相关性jam - 1释放(图1 (b)),这表明alveolocapillary屏障的伤害引起功能障碍可能在某种程度上从等离子jam监控。
(一)
(b)
3.2。当地减少jam - 1在实验后肺组织的创伤
因为jam是增加等离子体实验traumata后主要影响肺(三种;TxT + STI +外汇;PT),我们调查了肺组织匀浆jam - 1水平。jam的轻微减少肺匀浆被发现2 h后独自冲胸部创伤(TxT),额外的骨折和软组织损伤后(TxT +外汇+ STI)和多发伤后而虚假的动物(图2)。胸腔的创伤和创伤性脑损伤(TxT +创伤性脑损伤)导致明显降低肺匀浆的jam,表明组织损伤导致ABB破坏的迹象,评估减少jam紧密连接蛋白在肺创伤。
3.3。系统性的jam - 1在人类多发性损伤的检测
探讨早期伤害屏障功能障碍是否可以监控在现实后,jam - 1等离子体浓度测定患者严重的多重伤害和健康对照组相比。有显著增加等离子体jam早在4 h后创伤侮辱后两相的创伤后时间与最大jam - 1水平的12 h和120 h后受伤(图3)。在住院后10 d, jam - 1浓度的多发伤患者几乎回到控制水平。
3.4。协会的等离子体jam - 1与临床课程评估的APACHE II和沙发得分
确定jam - 1释放与疾病的严重程度和器官功能障碍的程度,jam - 1等离子体水平的多发伤患者之间相关性分析,建立了相应的临床分数。jam - 1等离子体水平的病人的决定(0)24日,48岁,120和240 h后创伤呈正相关的“急性生理和慢性健康评估II”(APACHE II)分数(18)(图4(一)与“顺序)和器官衰竭评估”(沙发)得分19)(图4 (b))。这些结果表明,jam血浆浓度,在某种程度上,镜子器官损伤和功能障碍的严重程度严重创伤后按照时间模式。
(一)
(b)
4所示。讨论
目前的研究是我们的知识首先分析证明伤害释放jam - 1分子的紧密连接蛋白进入循环。我们发现,等离子体jam - 1增加的实验小鼠多发性损伤和人类多发性损伤。在老鼠身上,jam - 1水平与BAL呈正相关的蛋白质含量作为alveolocapillary屏障功能障碍的早期迹象。此外,在病人,血浆jam - 1与疾病的严重程度和器官功能障碍的评估的APACHE II和沙发分数,分别,这表明jam - 1可能代表一个标记的早期伤害屏障功能障碍。
严重的组织损伤引起直接的细胞和器官损伤与破坏的血管和组织障碍,导致交通问题的空气,血液,烈酒,尿液和粪便。此外,远程障碍失败终末器官的功能障碍和可能产生的系统性危险创伤后严重的组织反应。关于伤害ABB功能障碍,一些临床数据是可用的。严重多发伤患者(ISS > 40),连续测量BAL液体透露alveolocapillary渗透性增加的迹象后6 h内创伤,虽然他们都没有出现严重肺挫伤。ABB障碍明显加重的患者后患上了急性呼吸窘迫综合症(20.,21]。在小鼠创伤模型,多个创伤导致肺髓过氧物酶显著增加气道炎症的标志,即使在没有收到的胸部创伤(17]。关于伤害的GBB intestinal-epithelial-cell损伤被发现与腹部损伤的严重程度(缩写为伤害规模(AIS))和一般损伤严重程度(由ISS),表明直接和远程肠道损伤后严重的组织损伤(22]。在多个firearm-injury猪模型中,多个创伤引起远程胃肠道缺血和GBB失败gut-derived内毒素的检测和二胺氧化酶门静脉6 h内即使没有出血性休克(23]。
监管的内生blood-organ屏障功能,细胞间连接,特别是紧密连接(发挥核心作用24]。紧密连接结构的破坏是一个许多明显或隐藏的炎性疾病的共同特征24- - - - - -27),包括败血症(28)、休克和创伤(29日,30.]。几项研究表明,jam - 1代表一个关键球员在组装和定期屏障紧密连接功能。jam的差别在SK-CO15肠道细胞,对这些导致上皮通透性增加(31日]。在活的有机体内JAM-1-knockout老鼠显示增强黏膜渗透性如图所示由葡聚糖通过增加和减少transepithelial阻力。杨等人调查的角色在炎症条件下jam - 1在BBB的完整性。皮质寒冷损伤的大鼠模型,jam - 1、纤粘连蛋白的双重标签显示只有损伤血管的BBB分解显示失去大脑内皮jam - 1免疫染色(32]。减少内皮jam - 1免疫染色的也在活跃大脑病变的多发性硬化症患者(33]。在初级肺泡上皮细胞、损耗的jam导致增加上皮渗透率的降低transepithelial阻力,减少支架紧密连接蛋白的表达zonula occludens 1和结构性障碍跨膜蛋白claudin 18 (13]。在活的有机体内,LPS腹腔内注射导致对肺水肿的易感性增加,减少或障碍JAM-1-knockout紧密连接相关蛋白的老鼠,这表明jam是至关重要的调节紧密连接的交互和lung-barrier函数(13]。因此,在目前多发性损伤模型,我们发现肺挫伤导致肺泡障碍的早期故障评估BAL蛋白质增加,伴随着减少肺匀浆和增加的jam jam - 1等离子体的老鼠。在多发伤患者人群中,7 8遭受损伤的病人的胸腔(意味着AIS = 3),这表明严重的器官损伤可能导致paracellular紧密连接的破坏以及随后释放障碍分子,包括jam,进入循环。除了机械屏障破裂,jam - 1释放的炎症被认为是一个关键的触发。在炎性刺激人脐静脉内皮细胞(HUVECs), jam - 1由disintegrin摆脱从细胞表面和金属蛋白酶10和1734]。此外,jam - 1脱落的增加与刺激中性粒细胞HUVECs 2 h后孵化。在老鼠中,注射干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α多发伤后(这两个因素是提升人类)诱导系统性炎症,这是增加水平的可溶性jam -在循环内2.5 h。虽然严重的组织损伤是一个著名的不寻常的炎症反应2,35,36),伤害引起的jam是相对未知的。在目前的小鼠模型,多发伤导致系统性增加il - 6 (17)和jam,表明伤害引起炎症可能代表一个触发器为紧密连接释放和随后的屏障功能障碍。因此,在患者CRP作为临床炎症监测标志明显多发伤后12小时开始升高(数据未显示)作为伤害引起系统性炎症的迹象。然而,c反应蛋白和il - 6是否会导致jam - 1释放后的创伤仍有待澄清。此外,jam - 1等离子体的水平与疾病严重程度(APACHE II)和器官功能障碍(沙发),表明paracellular连接的故障和器官损伤之间的关系。
作为研究的一个限制,目前multiple-injured病人群体太小,强大的亚组分析圆满回答进一步的临床问题,包括理论协会jam - 1浓度有明显的损伤模式和后续发展的并发症(如出血性休克、弥散性血管内凝血病,和脓毒性休克)。必须澄清jam是否从内皮细胞脱落,白细胞,血小板,或造血干细胞。此外,我们不确定是否发布jam - 1蛋白的代表长篇分子能够redimerizing homophilically或者我们仅仅发现一个乳沟的产品。应该考虑这一事实jam脱落可能另外作为自卫机制。科龙等人在这方面证明了流劈理的jam能够减少transendothelial中性粒细胞迁移在体外和在活的有机体内,这表明可溶性jam - 1可能的调节血管通透性(34]。关于生理后果,jam - 1分子流循环血浆浓度的增加会减少白细胞的迁移(34),重新的造血干细胞(7),reendothelialization受伤血管壁的6),血小板的粘附10]。因此,jam - 1等离子体的水平升高可能stage-dependently反映有益或有害的功能效应过程中创伤患者。
临床应用,床边障碍分子监测将是可取的尤其是jam似乎不同于其他标记应用于临床,因为它是不被认为是炎症分子监测病人的炎症状态;鉴于其作为中央分子屏障,血浓度可能因此提供信息状态的病人的blood-organ壁垒和预测其崩溃之前的临床明显渗漏综合症的迹象,如水肿。
目前发现障碍分子jam - 1存在于等离子体的实验和临床多发伤后早期可能有助于检测和监测早期屏障和器官功能障碍,此外,炎症反应,尤其是因为尚不清楚的是,屏障功能障碍表示原因或系统性炎症反应的结果。屏障功能障碍的识别标记可以帮助识别患者创伤后综合症和泄漏的风险,因此,提高严重受伤患者的临床管理。
利益冲突
作者宣称他们没有利益冲突,可能会认为影响本文中给出的结果与讨论。
确认
作者感谢Anke舒尔茨优秀的技术支持。这项研究是由德国研究基金会支持的DFG分配给KFO200 TP2 (HU823/3-2)和协作研究中心1149年“创伤”(A01)。