心衰（HF）在世界范围内具有很高的发病率、死亡率和医疗费用负担。研究表明炎症对HF的发病和进展有重要影响。中性粒细胞是炎症和组织损伤的关键效应子，在介导炎症和HF进展中起关键作用。激活状态下，中性粒细胞可释放由去致密染色质和蛋白酶组成的中性粒细胞细胞外陷阱（NETs）。研究表明，NETs与HF相关，并推测NETs对HF后的心脏重塑有不利影响。然而，HF中NET形成的潜在机制大多不清楚。虽然HF的发展与心肌细胞损伤有关，但关于NETs和心肌细胞在HF发病机制中相互作用也鲜有报道。
血管性血友病因子（VWF）是一种糖蛋白，在止血、血栓形成和炎症过程中起中心作用。VWF活性主要受ADAMTS13调节，其切割VWF多聚体的A2结构域中的Y1605-M1606肽键。VWF/ADAMTS 13比值已被研究为各种疾病（包括HF）的潜在预测因子。然而，VWF/ADAMTS 13在HF病理生理学中的作用和潜在作用机制仍不清楚。SLC44A2是胆碱转运蛋白样蛋白2（CTL2）家族的成员，也是VWF的受体。最近的报告表明，SLC44A2与中性粒细胞募集和血小板活化相关。此外，SLC44A2诱导中性粒细胞活化和NET形成。然而，尚不清楚SLC44A2是否调节NETs生成以促进心脏重塑。
2024年8月21日，哈尔滨医科大学附属第二医院于波教授团队在European Heart Journal上发表题为“Von Willebrand factor exacerbates heart failure through formation of neutrophil extracellular traps”的研究论文，揭示了VWF-SLC44A2-NETs轴破坏线粒体功能稳态导致心肌细胞凋亡并促进HF的作用及机制，以该轴为靶点可能为HF治疗提供新思路。哈尔滨医科大学附属第二医院于波教授、张毛毛教授、吴健教授及首都医科大学宣武医院博士后金家企为本文的共同通讯作者，哈尔滨医科大学附属第二医院博士生莽鸽为本文的第一作者。
图片来源：《European Heart Journal》
研究材料与方法
在这项研究中，研究人员利用多种动物模型来VWF-SLC44A2-NETs轴在心衰中的作用及机制，包括PAD4-/-小鼠和ADAMTS13-/-小鼠以及SLC44A2-/-小鼠（由赛业生物提供）。作者本首先在HF患者和小鼠模型中检测到升高的NETs水平，证实其参与HF的进程。上游机制阐明VWF通过参与中性粒细胞上的SLC44A2促进NETs的产生。下游机制阐明NETs通过NE-TLR4途径抑制PGC-1α从而阻碍线粒体生物发生。因此，靶向VWF-SLC44A2-NETs轴将为HF治疗提供新思路。
技术路线
01 评估NETs在心衰患者及小鼠心衰模型中的水平
02 构建PAD4-/-小鼠，观察NETs缺失对小鼠心脏重构的影响
03 评估NETs对心肌细胞的作用及机制
04 构建ADAMTS13-/-小鼠及SLC44A2-/-、PAD4-/-小鼠，评估VWF/ADAMTS13-SLC44A2对NETs生成及心脏重构的影响
研究结果
1. 心衰患者及小鼠心衰模型中NETs水平升高
首先，研究者在HF患者中发现NETs水平升高，且证实其与心功能及炎症生物标志物具有相关性。接着，研究者通过构建小鼠TAC心衰模型，发现小鼠HF中NETs水平也同样升高（图1）。
图1 心衰患者和心衰小鼠NETs水平升高与心衰进展相关[1]
2. 降低NETs水平减轻小鼠心衰
研究人员在PAD4-/-小鼠（由赛业生物提供）建立TAC心衰模型，发现抑制NETs生成后减轻小鼠HF。
3. NETs破坏线粒体功能稳态导致心肌细胞凋亡
为了探究NETs在HF中的潜在作用机制，研究者发现NETs具有促进心肌细胞线粒体功能障碍进而导致心肌细胞凋亡的作用（图2）。
图2 NETs通过损害线粒体稳态来驱动心肌细胞凋亡[1]
4. VWF/ADAMTS13介导NETs生成参与HF进程
为了探究HF中NETs产生的机制，本研究首先通过ELISA证实HF患者中VWF水平升高和ADAMTS 13水平减少，且发现VWF/ADAMTS13与NETs及HF指标之间具有相关性。接着通过ADAMTS13-/-小鼠（由赛业生物提供）及重组ADAMTS13蛋白的使用，在小鼠HF模型中证实VWF/ADAMTS13介导NETs生成参与HF进程（图3）。
图3 VWF通过促进NETs的形成而加重心衰[1]
5. SLC44A2是VWF介导的NET形成所必需的
为了探究中VWF/ADAMTS13介导NETs生成的机制，研究者发现中性粒细胞上SLC44A2介导VWF促进的NETs发生。接着通过构建SLC44A2-/-小鼠（由赛业生物提供），并在小鼠HF模型中证实VWF-SLC44A2-NETs轴参与HF中不良心脏重构（图4）。
图4 SLC44A2是VWF介导NET形成所必需的[1]
研究结论
综上所述，该研究首先在HF患者和小鼠模型中检测到升高的NETs水平，证实其参与HF的进程。上游机制阐明VWF通过参与中性粒细胞上的SLC44A2促进NETs的产生。下游机制阐明NETs通过NE-TLR4途径抑制PGC-1α从而阻碍线粒体生物发生导致心肌细胞凋亡。因此，靶向VWF-SLC44A2-NETs轴将为HF治疗提供新思路。
参考文献：
[1] Mang G, Chen J, Sun P, Ma R, Du J, Wang X, Cui J, Yang M, Tong Z, Yan X, Wang D, Xie H, Chen Y, Yang Q, Kong Y, Jin J, Wu J, Zhang M, Yu B. Von Willebrand factor exacerbates heart failure through formation of neutrophil extracellular traps. Eur Heart J. 2024 Aug 21:ehae517. doi: 10.1093/eurheartj/ehae517.
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