血栓和炎癥之間的關(guān)聯(lián)，稱為血栓炎癥，是廣泛疾病的病理生理學(xué)的組成部分，包括敗血癥、先兆子癇、嚴(yán)重創(chuàng)傷、嚴(yán)重?zé)齻顽牋罴?xì)胞病。過去幾十年，雖然臨床上對血栓炎癥的認(rèn)識有所提高，但在血栓炎癥中微血管閉塞和血栓形成的解決方案仍然知之甚少。2025年4月，Nature雜志上發(fā)表了一篇題為“Clinically relevant clot resolution via a thromboinflammation-on-a-chip”的文章，在這項研究中，研究者構(gòu)建了一種基于水凝膠的血栓炎癥芯片模型，用于模擬微血管血栓炎癥并監(jiān)測血塊溶解過程，為研究血栓炎癥性血塊溶解機制和藥物研發(fā)提供了新范式。

研究者采用微流體技術(shù)構(gòu)建微血管結(jié)構(gòu)模型，在恒定的、與生理相關(guān)的壁面剪切應(yīng)力下培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞。為了模擬血管炎癥，將微血管通道暴露于不同濃度的腫瘤壞死因子（TNF）中16小時。暴露于TNF會上調(diào)黏附分子的表達(dá)，包括E選擇素、血管細(xì)胞黏附分子1和細(xì)胞間黏附分子1，并且以劑量依賴的方式增加內(nèi)皮通透性。隨后，用來自健康供體的全血灌注30分鐘后，炎癥內(nèi)皮誘導(dǎo)的炎癥性血栓形成。暴露于中等劑量（1ng/mL）TNF的微血管在血栓形成21天后，其中大多數(shù)血栓完全溶解，且血栓形成的第1天內(nèi)皮屏障功能恢復(fù)。暴露于高劑量（10ng/mL）TNF的微血管在血栓形成7天后，其中血栓明顯溶解，但在血栓形成的第1天微血管幾乎無法灌注，并且在血栓形成后第7天觀察到大量內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。這些數(shù)據(jù)說明，該模型能被長期培養(yǎng)，使得微血管血栓炎癥的形成和消退的整個過程能夠被監(jiān)測。

此外，研究者還用熒光標(biāo)記抗體預(yù)先標(biāo)記血小板和白細(xì)胞，并將熒光標(biāo)記的纖維蛋白原加入全血中，利用共聚焦顯微鏡實時監(jiān)測這些血栓成分的動態(tài)募集以及纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，以及研究血栓溶解過程，在此期間評估內(nèi)皮屏障功能的恢復(fù)、纖維蛋白的降解以及血小板和白細(xì)胞的清除情況。（見圖1）

圖1 基于水凝膠的血栓炎癥芯片模型能夠監(jiān)測血栓炎癥的形成和消退

（圖片來源于《Nature》雜志）

由于炎癥會導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，破壞內(nèi)皮細(xì)胞中的纖溶平衡。研究人員利用多重RNA熒光原位雜交技術(shù)（RNA-FISH），研究TNF水平升高對內(nèi)皮細(xì)胞中纖溶相關(guān)基因表達(dá)的影響，RNA-FISH結(jié)果表明，暴露于TNF以劑量依賴的方式增加SERPINE1（編碼PAI-1）的基因表達(dá)，并降低PLAU（編碼uPA，尿激酶型纖溶酶原激活劑）或PLAT（編碼tPA，組織纖溶酶原激活物）的基因表達(dá)，使內(nèi)皮細(xì)胞中的纖溶平衡向有利于血栓形成的方向傾斜。研究人員發(fā)現(xiàn)在去除中性粒細(xì)胞的全血中，纖維蛋白的形成與對照組相似，血栓形成后7天內(nèi)纖維蛋白的降解受到抑制。并且募集到炎癥性微血栓處的中性粒細(xì)胞通過中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶（NE），在微血管血栓炎癥中負(fù)責(zé)早期的血塊溶解。由于NE會降解包括纖維蛋白在內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)，并導(dǎo)致組織損傷，因此，NE在血塊溶解過程中的作用似乎是一把雙刃劍，需要平衡其作用，使其更有利于纖維蛋白降解而非組織損傷。（見圖2）

圖2 募集到炎性微血栓的中性粒細(xì)胞有助于血栓溶解的早期階段

（圖片來源于《Nature》雜志）

接著研究了不同藥物的作用，研究者發(fā)現(xiàn)在血栓形成后3小時內(nèi)開始灌注tPA，幾乎能在一夜之間清除所有沉積的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)，以及大部分募集的中性粒細(xì)胞和血小板。隨后測量內(nèi)皮通透性，發(fā)現(xiàn)盡管有一些中性粒細(xì)胞粘附，但早期給藥tPA有助于微血管屏障功能的恢復(fù)。雖然6小時后灌注tPA也會使纖維蛋白降解，但在血栓形成后的第1天，微血管通透性會增加，并且伴有血細(xì)胞在皮下間隙積聚，這表明出現(xiàn)了類似體外出血的事件。這些結(jié)果與臨床發(fā)現(xiàn)一致，即中風(fēng)癥狀發(fā)作后3小時內(nèi)早期給予tPA，對患者恢復(fù)正常功能至關(guān)重要。（見圖3）

圖3 早期外源性tPA給藥誘導(dǎo)血栓炎癥消退，而延遲tPA給藥不能預(yù)防血栓炎癥芯片模型中的出血樣事件

（圖片來源于《Nature》雜志）

用去纖苷處理炎癥性微血栓，發(fā)現(xiàn)無論是以生理劑量（25μg/mL）還是高劑量（1mg/mL）進(jìn)行7天的去纖苷預(yù)防性給藥，都能顯著減少高劑量TNF（10ng/mL）誘導(dǎo)的微血管中纖維蛋白形成、中性粒細(xì)胞募集和血小板聚集。在血栓形成后給予高劑量（1mg/mL）的去纖苷，與對照組相比，能顯著促進(jìn)纖維蛋白降解，證實了去纖苷增強纖維蛋白降解的效果。通透性檢測進(jìn)一步證實，去纖苷無論是在預(yù)防階段還是在血栓形成后，都能保護內(nèi)皮屏障功能。這些數(shù)據(jù)證實了去纖苷對內(nèi)皮的保護作用，早期給藥對預(yù)防和治療微血管血栓形成和血管閉塞具有更高的療效和更好的益處。（見圖4）

圖4 去纖苷加速血栓炎癥芯片模型中的血栓溶解

（圖片來源于《Nature》雜志）

研究者發(fā)現(xiàn)血栓形成后，生理劑量（0.01mg/mL）或高劑量（1mg/mL）的依諾肝素處理時，高劑量TNF條件下可以顯著減少纖維蛋白的形成。研究結(jié)果支持了先前的一項發(fā)現(xiàn)，即依諾肝素在炎癥過程中會抑制肝素酶的活性，保護內(nèi)皮糖萼表面的完整性，消除纖維蛋白的形成和血小板的聚集。值得注意的是，依諾肝素給藥顯著加速了纖維蛋白的降解，并在血栓形成后的第1天改善了內(nèi)皮通透性，有效地保護了內(nèi)皮屏障功能。這些數(shù)據(jù)說明依諾肝素能夠維持內(nèi)皮表面的抗血栓特性使其免受炎癥影響，并改善內(nèi)皮功能，從而更快速地降解纖維蛋白并促使血栓溶解。（見圖5）

圖5 依諾肝素在血栓炎癥芯片模型中減輕炎癥和保護內(nèi)皮功能

（圖片來源于《Nature》雜志）

總的來說，這些發(fā)現(xiàn)說明TNF以劑量依賴的方式誘導(dǎo)血栓炎癥，其程度進(jìn)一步影響了微血管血栓的形成和溶解。給我們展示了在體外研究微血管血栓炎癥的芯片上血栓炎癥模型的使用，提供了一種通過高分辨率成像來監(jiān)測體內(nèi)長期血塊溶解過程的方法。為臨床藥物使用提供見解，也有助于進(jìn)一步研究疾病病理生理學(xué)和藥物研發(fā)。

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