急性肺损伤(acute lung injury, ALI)或急性呼吸窘迫综合症(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是指由创伤、输血、感染等多种因素所导致的急性进行性呼吸功能不全或者呼吸衰竭症状。ALI的病理特征是肺水肿、肺内出血以及呼吸功能的严重受损。ALI是常见的呼吸危重症,也一直是呼吸危重症医学界研究的难点和热点。关于ALI的发病机制、治疗手段的研究虽已经取得了一些进展,但是其发病率及死亡率仍然居高不下,病死率高达40%-45%,目前临床上并没有有效的治疗药物。褪黑素是由哺乳动物和人类的松果体产生的一种胺类激素,其他组织如哈氏腺、皮肤、肠道以及免疫系统也可合成褪黑素。褪黑素已被广泛证明具有良好的抗炎症作用,在多种急性肺损伤模型中均有良好的治疗作用,但其作用的机制尚未完全阐明。NLRP3炎性小体是由多种蛋白质组成的复合体,能够调节胱冬肽酶-1(caspase-1)的活化进而在天然免疫防御的过程中促进细胞因子前体pro-IL-1β和pro-IL-18的切割成熟,并且可以引起细胞炎症死亡。近年来大量的研究证据表明NLRP3炎性小体在急性肺损伤中起到了关键的作用。NLRP3炎性小体的激活能够帮助宿主抵抗外源病原体,同时过度激活的NLRP3炎性小体能够导致肺部的免疫病理损伤。因此,研究褪黑素可否抑制NLRP3炎性小体及其作用的机制对于急性肺损伤的治疗具有十分重要的意义。本研究首先建立了脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)诱导的小鼠急性肺损伤模型。相比于腹腔给药,肺部局部给药褪黑素更能有效的治疗急性肺损伤症状。如肺部褪黑素给药能够显著改善肺部病理、减少炎症细胞浸润、降低肺部炎症因子的产生等。这表明雾化吸入型褪黑素可能成为一个有前景的治疗急性肺损伤的有效方法。对急性肺损伤早期(8 h)阶段NLRP3炎性小体的激活情况的检测结果表明,肺组织及肺泡灌注液中存在大量的成熟形式的IL-1p和激活形式的caspase-1。褪黑素处理会显著的降低这两种激活产物的水平,同时褪黑素处理也能够显著降低可在体内作为激活NLRP3炎性小体第二信号的胞外组蛋白的释放,从而进一步抑制NLRP3炎性小体的激活。体外实验发现褪黑素能够直接抑制ATP和组蛋白引起的NLRP3炎性小体的激活,而且其抑制作用是不依赖于NF-κB信号通路的。进一步的研究结果表明褪黑素并未抑制NLRP3炎性小体激活过程中线粒体活性氧(mitochondrial ROS, mt-ROS)的产生,而可能是通过抑制钙调蛋白的功能来抑制NLRP3炎性小体的激活。作为本实验的一个延伸,我们研究了褪黑素能否改善致命性流感感染症状,初步的实验结果表明褪黑素并未起到明显的治疗效果。鉴于流感病毒与宿主之间存在复杂的相互作用,褪黑素的给药剂量及给药时机还需进一步的探索。综上所述,本研究发现了褪黑素能有效的改善急性肺损伤症状。褪黑素能够有效的抑制急性肺损伤过程中NLRP3炎性小体的激活。这种抑制作用表现为两个方面：一方面褪黑素可以直接抑制NLRP3炎性小体的激活,另一方面褪黑素能够有效的降低肺部胞外组蛋白的水平从而进一步抑制炎性小体的激活。