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血栓和炎症之间的关联，称为血栓炎症，是广泛疾病的病理生理学的组成部分，包括败血症、先兆子痫、严重创伤、严重烧伤和镰状细胞病。过去几十年，虽然临床上对血栓炎症的认识有所提高，但在血栓炎症中微血管闭塞和血栓形成的解决方案仍然知之甚少。2025年4月，Nature杂志上发表了一篇题为“Clinically relevant clot resolution via a thromboinflammation-on-a-chip”的文章，在这项研究中，研究者构建了一种基于水凝胶的血栓炎症芯片模型，用于模拟微血管血栓炎症并监测血块溶解过程，为研究血栓炎症性血块溶解机制和药物研发提供了新范式。

研究者采用微流体技术构建微血管结构模型，在恒定的、与生理相关的壁面剪切应力下培养内皮细胞。为了模拟血管炎症，将微血管通道暴露于不同浓度的肿瘤坏死因子（TNF）中16小时。暴露于TNF会上调黏附分子的表达，包括E选择素、血管细胞黏附分子1和细胞间黏附分子1，并且以剂量依赖的方式增加内皮通透性。随后，用来自健康供体的全血灌注30分钟后，炎症内皮诱导的炎症性血栓形成。暴露于中等剂量（1ng/mL）TNF的微血管在血栓形成21天后，其中大多数血栓完全溶解，且血栓形成的第1天内皮屏障功能恢复。暴露于高剂量（10ng/mL）TNF的微血管在血栓形成7天后，其中血栓明显溶解，但在血栓形成的第1天微血管几乎无法灌注，并且在血栓形成后第7天观察到大量内皮细胞凋亡。这些数据说明，该模型能被长期培养，使得微血管血栓炎症的形成和消退的整个过程能够被监测。

此外，研究者还用荧光标记抗体预先标记血小板和白细胞，并将荧光标记的纤维蛋白原加入全血中，利用共聚焦显微镜实时监测这些血栓成分的动态募集以及纤维蛋白网络的形成，以及研究血栓溶解过程，在此期间评估内皮屏障功能的恢复、纤维蛋白的降解以及血小板和白细胞的清除情况。（见图1）

图1 基于水凝胶的血栓炎症芯片模型能够监测血栓炎症的形成和消退

（图片来源于《Nature》杂志）

由于炎症会导致内皮功能障碍，破坏内皮细胞中的纤溶平衡。研究人员利用多重RNA荧光原位杂交技术（RNA-FISH），研究TNF水平升高对内皮细胞中纤溶相关基因表达的影响，RNA-FISH结果表明，暴露于TNF以剂量依赖的方式增加SERPINE1（编码PAI-1）的基因表达，并降低PLAU（编码uPA，尿激酶型纤溶酶原激活剂）或PLAT（编码tPA，组织纤溶酶原激活物）的基因表达，使内皮细胞中的纤溶平衡向有利于血栓形成的方向倾斜。研究人员发现在去除中性粒细胞的全血中，纤维蛋白的形成与对照组相似，血栓形成后7天内纤维蛋白的降解受到抑制。并且募集到炎症性微血栓处的中性粒细胞通过中性粒细胞弹性蛋白酶（NE），在微血管血栓炎症中负责早期的血块溶解。由于NE会降解包括纤维蛋白在内的细胞外基质，并导致组织损伤，因此，NE在血块溶解过程中的作用似乎是一把双刃剑，需要平衡其作用，使其更有利于纤维蛋白降解而非组织损伤。（见图2）

图2 募集到炎性微血栓的中性粒细胞有助于血栓溶解的早期阶段

（图片来源于《Nature》杂志）

接着研究了不同药物的作用，研究者发现在血栓形成后3小时内开始灌注tPA，几乎能在一夜之间清除所有沉积的纤维蛋白网络，以及大部分募集的中性粒细胞和血小板。随后测量内皮通透性，发现尽管有一些中性粒细胞粘附，但早期给药tPA有助于微血管屏障功能的恢复。虽然6小时后灌注tPA也会使纤维蛋白降解，但在血栓形成后的第1天，微血管通透性会增加，并且伴有血细胞在皮下间隙积聚，这表明出现了类似体外出血的事件。这些结果与临床发现一致，即中风症状发作后3小时内早期给予tPA，对患者恢复正常功能至关重要。（见图3）

图3 早期外源性tPA给药诱导血栓炎症消退，而延迟tPA给药不能预防血栓炎症芯片模型中的出血样事件

（图片来源于《Nature》杂志）

用去纤苷处理炎症性微血栓，发现无论是以生理剂量（25μg/mL）还是高剂量（1mg/mL）进行7天的去纤苷预防性给药，都能显著减少高剂量TNF（10ng/mL）诱导的微血管中纤维蛋白形成、中性粒细胞募集和血小板聚集。在血栓形成后给予高剂量（1mg/mL）的去纤苷，与对照组相比，能显著促进纤维蛋白降解，证实了去纤苷增强纤维蛋白降解的效果。通透性检测进一步证实，去纤苷无论是在预防阶段还是在血栓形成后，都能保护内皮屏障功能。这些数据证实了去纤苷对内皮的保护作用，早期给药对预防和治疗微血管血栓形成和血管闭塞具有更高的疗效和更好的益处。（见图4）

图4 去纤苷加速血栓炎症芯片模型中的血栓溶解

（图片来源于《Nature》杂志）

研究者发现血栓形成后，生理剂量（0.01mg/mL）或高剂量（1mg/mL）的依诺肝素处理时，高剂量TNF条件下可以显著减少纤维蛋白的形成。研究结果支持了先前的一项发现，即依诺肝素在炎症过程中会抑制肝素酶的活性，保护内皮糖萼表面的完整性，消除纤维蛋白的形成和血小板的聚集。值得注意的是，依诺肝素给药显著加速了纤维蛋白的降解，并在血栓形成后的第1天改善了内皮通透性，有效地保护了内皮屏障功能。这些数据说明依诺肝素能够维持内皮表面的抗血栓特性使其免受炎症影响，并改善内皮功能，从而更快速地降解纤维蛋白并促使血栓溶解。（见图5）

图5 依诺肝素在血栓炎症芯片模型中减轻炎症和保护内皮功能

（图片来源于《Nature》杂志）

总的来说，这些发现说明TNF以剂量依赖的方式诱导血栓炎症，其程度进一步影响了微血管血栓的形成和溶解。给我们展示了在体外研究微血管血栓炎症的芯片上血栓炎症模型的使用，提供了一种通过高分辨率成像来监测体内长期血块溶解过程的方法。为临床药物使用提供见解，也有助于进一步研究疾病病理生理学和药物研发。

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