《Transplant Immunology》：Nebulized mitochondrial transplantation attenuates inflammation and improves graft function in a murine donation after cardiac death lung transplant model
编辑推荐：
洛根·兰格鲁德（Logan Langerude）|黛安娜·诺德（Dianna Nord）|亚历山大·麦奎斯顿（Alexander McQuiston）|胡新胜（Xinsheng Hu）|珍妮·权（Jennie Kwon）|萨蒂什·纳迪格（Satish Nadig）|詹妮弗·穆利根
洛根·兰格鲁德（Logan Langerude）|黛安娜·诺德（Dianna Nord）|亚历山大·麦奎斯顿（Alexander McQuiston）|胡新胜（Xinsheng Hu）|珍妮·权（Jennie Kwon）|萨蒂什·纳迪格（Satish Nadig）|詹妮弗·穆利根（Jennifer Mulligan）|卡尔·阿特金森（Carl Atkinson）|涂振晓（ZhenXiao Tu）
美国伊利诺伊州芝加哥西北大学费因伯格医学院（Feinberg School of Medicine）外科系
摘要
背景
线粒体移植是一种有前景的缺血再灌注损伤（IRI）治疗手段，在临床前和早期临床心脏研究中已显示出疗效。然而，其在肺移植（LTx）中的应用，尤其是使用心脏死亡（DCD）供体的情况，尚未得到充分研究。我们假设在再灌注时通过雾化方式输送线粒体可以防止IRI并激活线粒体的质量控制机制。
方法
本研究采用了小鼠异体原位肺移植模型，使用经历了18小时冷缺血的DCD供体肺。在再灌注过程中，受体接受了雾化载体、富集线粒体的组分或热灭活的富集线粒体组分。24小时后，评估了移植物的氧合情况、组织病理学变化、水肿程度（湿干比、支气管肺泡灌洗液白蛋白水平）以及免疫细胞浸润情况。通过多重检测方法测量支气管肺泡灌洗液中的细胞因子，利用流式细胞术检测线粒体摄取情况，通过定量PCR检测循环中的线粒体DNA（mtDNA）。
结果
接受线粒体治疗的受体组织损伤减轻，移植功能改善（PaO?水平显著降低，p < 0.005）。水肿程度降低（湿干比为5.0 ± 0.4 vs 7.6 ± 1.1，p < 0.05），中性粒细胞浸润也有所减少（44.7 ± 2.2 vs 91.3 ± 8.0个MPO+细胞/图像）。接受线粒体治疗的受体支气管肺泡灌洗液中的促炎细胞因子IL-6、KC和MCP-1水平显著降低（p < 0.05）。治疗组的PINK1表达显著增加，这与线粒体自噬的激活一致。各组之间的血清mtDNA水平没有变化。
结论
雾化线粒体移植能够改善氧合情况，减轻IRI，并激活PINK1依赖性的质量控制机制，同时不会增加全身mtDNA水平。这种局部治疗策略为改善DCD肺移植的结果提供了一种新的方法。
引言
肺移植（LTx）是目前治疗终末期肺病的唯一方法，为其他疗法无效的患者提供了挽救生命的干预措施。尽管外科技术、供体选择和免疫抑制方案取得了进展，但移植结果仍不尽如人意。目前一年生存率约为85%，仅有约59%的患者能在移植后存活五年以上[1]。早期移植物失败的主要原因是原发性移植物功能障碍（PGD），这是一种在移植后72小时内出现的综合征，表现为肺水肿、弥漫性肺泡损伤和低氧血症[2][3]。PGD影响了10-30%的肺移植受者，并且与短期和长期死亡率增加独立相关，在严重情况下一年死亡率超过60%[4]。在导致移植结果不佳的众多因素中，如供体年龄、冷缺血时间和受体合并症等，缺血再灌注损伤（IRI）既不可避免又具有独特的治疗靶点[5]。IRI会引发广泛的内皮激活、中性粒细胞炎症和线粒体功能障碍，这些因素都会导致早期移植物失败[5][6][7][8]。与其他风险因素不同，IRI在再灌注时开始，通常与手术结束时间重合，因此是一个明确且可调控的治疗干预窗口。
线粒体功能在缺血再灌注损伤（IRI）中起着核心作用，它调节细胞能量代谢、活性氧（ROS）的产生和细胞死亡途径[9][10][11]。在IRI过程中，线粒体功能障碍会导致ATP耗竭、氧化损伤和线粒体DNA（mtDNA）释放，这种损伤相关的分子模式与原发性移植物功能障碍（PGD）和不良移植结果相关[12]。线粒体移植作为一种有前景的策略，通过恢复能量代谢和减轻氧化应激来缓解IRI。最初在心脏缺血模型中开发出的这种方法已被证明可以改善多个器官系统的功能和减少损伤[13][14][15][16]。在肺移植中，线粒体输送可以改善功能、减轻水肿并限制细胞凋亡（在临床前模型中观察到类似效果[17]），在肝脏、肾脏和大脑的IRI中也观察到了类似的保护作用。在移植领域，线粒体疗法越来越多地被用于挽救质量较差的移植物。在肺移植中，通过离体肺灌注（EVLP）输送线粒体可以改善肺泡液清除和氧合[18][19]；而在肾脏模型中，它可以维持ATP生成并减轻肾小管损伤[20]。总体而言，这些数据支持将线粒体疗法作为当前保存策略的补充手段，特别是对于符合扩展标准的供体器官。
章节摘录
假设
基于这些发现，我们假设在再灌注时将线粒体直接输送到受体肺部可以减轻IRI并提高移植物存活率。我们在一个经历长时间冷缺血的心脏死亡（DCD）小鼠原位肺移植模型中测试了这一假设，以模拟扩展标准的移植条件。在再灌注过程中，通过雾化方式将同种线粒体输送到呼吸道，模拟临床相关的受体源性治疗
心脏死亡供体的原位肺移植模型
按照先前描述的方法进行了小鼠异体原位血管化通气肺移植[21][22]。供体小鼠通过腹腔注射氯胺酮（0.1 mg/g）和赛拉嗪（0.01 mg/g）进行麻醉，并使用异氟醚和氧气混合物进行通气。然后进行腹部正中切口，并通过静脉注射肝素（每只小鼠100 IU）进行全身抗凝。随后通过静脉注射氯化钾（4 mg）诱导心脏停搏
雾化线粒体可减轻缺血再灌注损伤
为了评估雾化线粒体输送的治疗效果，我们使用了心脏死亡（DCD）小鼠原位肺移植模型，该模型经历了长时间的冷缺血（示意图 - 图1A）。首先，为了确定线粒体在气溶胶化后是否仍保持功能完整性，将线粒体制剂进行在线雾化处理，随后收集样本进行分析。雾化后的样本用MitoTracker Red CMXRos染色
讨论与参考文献
本研究证明，在小鼠原位肺移植模型中，再灌注时雾化输送同种线粒体可以显著减轻缺血再灌注损伤（IRI）。线粒体疗法改善了移植物的氧合情况，减少了组织病理学损伤和肺水肿，限制了中性粒细胞浸润，并抑制了与PGD相关的几种关键促炎细胞因子。重要的是，这些益处并未伴随线粒体数量的增加
CRediT作者贡献声明
洛根·兰格鲁德（Logan Langerude）：撰写初稿、进行正式分析、数据管理、概念构思。黛安娜·诺德（Dianna Nord）：进行正式分析、数据管理。亚历山大·麦奎斯顿（Alexander McQuiston）：进行正式分析、数据管理。胡新胜（Xinsheng Hu）：进行正式分析、数据管理。珍妮·权（Jennie Kwon）：进行正式分析、数据管理。萨蒂什·纳迪格（Satish Nadig）：撰写初稿、概念构思。詹妮弗·穆利根（Jennifer Mulligan）：进行正式分析、数据管理、概念构思。卡尔·阿特金森（Carl Atkinson）：撰写、审稿与编辑、资源协调、方法学设计、数据管理
伦理合规性
所有涉及动物的实验程序均获得了机构动物护理和使用委员会的批准。
利益冲突声明
作者声明与本文讨论的主题或材料无关，也没有任何组织或实体对其存在财务利益。
