肠缺血再灌注（Intestinal ischemia reperfusion, II/R）损伤是临床上常见的一种严重病理生理过程，常继发于严重创伤、休克、外科手术等多种临床疾病。肠血管屏障是肠黏膜屏障的重要组成部分，II/R发生时，内皮细胞常常因缺血、氧化应激、炎症细胞浸润导致损伤或程序性死亡从而引发肠血管屏障功能障碍。这也是II/R的原发病因得到有效控制后，仍有半数以上患者出现肠源性感染和脓毒症，甚至多器官功能障碍综合征的重要始动因素之一。由于II/R诱导的肠微血管损伤的分子机制调控复杂且尚未完全阐明，同时肠微血管内皮功能障碍也是围手术期肠黏膜屏障保护过程中的易被忽视的环节，因此临床上用于保护肠道微循环的药物有限。
南京大学医学院附属金陵医院（东部战区总医院）丁威威教授等研究人员发现肠系膜上动脉栓塞患者术中切除的肠道标本中存在微血管损伤标记物（Syndecan-1、vWF）升高，微血管管腔大量中性粒细胞浸润和NETs生成以及微血管组织病理损伤增加等现象，同时发现NETs生物标志物水平与微血管损伤标志物水平呈正相关。转录组测序结果表明内皮细胞铁死亡相关基因出现明显差异表达。
为了进一步探究NETs生成与内皮细胞铁死亡之间的联系，研究人员使用中性粒细胞特异性Pad4基因敲除的雄性小鼠（Pad4ΔPMN）通过夹闭肠系膜上动脉的方式构建II/R小鼠模型。与WT小鼠相比，Pad4ΔPMN小鼠建模后NETs生成水平明显降低，同时微血管组织病理损伤减轻、内皮细胞脂质过氧化和铁死亡水平明显下调。Pad4基因敲除带来的微血管保护作用在使用铁死亡激活剂Erastin后被逆转。
为进一步明确NETs通过何种机制介导内皮细胞铁死亡，研究人员在前期研究基础上通过Pad4ΔPMN小鼠建模后使用线粒体自噬抑制剂和激活剂进行进一步干预。结果表明II/R发生后，NETs导致FUNDC1介导的线粒体自噬受到抑制，同时出现线粒体融合受损以及线粒体分裂增加，失衡的线粒体质量控制诱发活性氧生成增加和脂质过氧化，从而启动下游铁死亡信号通路。使用线粒体自噬激活剂尿石素A治疗可恢复内皮细胞线粒体质量控制稳态，并降低NETs介导的铁死亡水平。
综上，该研究首次建立了II/R时NETs生成、内皮细胞线粒体功能障碍和铁死亡之间的联系。研究发现II/R时中性粒细胞在肠道微血管浸润、激活并产生NETs，过量NETs释放导致肠道微血管内皮细胞FUNDC1介导的线粒体质量控制失衡。内皮细胞线粒体功能障碍诱发活性氧积累和脂质过氧化，最终导致内皮细胞铁死亡增加，引发肠血管屏障损伤。通过早期干预中性粒细胞浸润和NETs生成为预防和治疗II/R发生后肠道微循环障碍提供了新的理论基础和治疗见解。
2023年10月4日，南京大学医学院附属金陵医院丁威威教授团队在氧化应激领域权威期刊Redox biology杂志在线发表了题为“Neutrophil extracellular traps drive intestinal microvascular endothelial ferroptosis by impairing Fundc1-dependent mitophagy”的论文，该研究揭示了II/R发生时NETs介导的微循环障碍的具体信号机制。南京大学医学院附属金陵医院丁威威教授为本论文的通讯作者，南京大学医学院博士研究生储诚南、王新宇、南京大学医学院附属金陵医院杨超医师为本论文的共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金（#82270587，81770532）的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.redox.2023.102906.