严重烧伤会导致机体内环境发生剧烈变化,可对机体造成严重损害。创伤应激,热力的直接损害,组织灌注不足,以及全身炎症反应,这种种刺激,使严重烧伤后,损害不仅仅局限于受损的皮肤,还影响体内多种脏器的功能,产生多脏器功能障碍。严重烧伤后,多脏器功能不全发病率高达28.1%,一旦发生,难以逆转。由于肺脏与外界环境直接相通,容易受到外界环境因素的侵袭,因此对严重烧伤患者,尤其是伴有吸入性损伤或基础肺疾病的患者,肺损伤是烧伤后脏器损伤中最常见的损伤之一。多种因素参与了急性肺损伤的发病机制,其归纳起来主要分为两大部分:细胞因素和体液因素。细胞因素包括活化的炎性细胞如中性粒细胞、巨噬细胞以及肺固有细胞如肺泡上皮细胞、血管内皮细胞等。体液因素包括各种炎性介质、细胞因子、氧化应激等。严重烧伤后,可以激活其中的多种因素,对肺脏造成损伤。其中炎性细胞大量活化,合成和释放一系列的炎性介质,从而导致强烈的全身炎症反应,是烧伤诱导的肺损伤的重要原因。NLRP3炎症小体是固有免疫的组成成分,是由多种蛋白组成的复合体。炎性小体能够调节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,而IL-1β和IL-18是强有力的炎症启动因子,能够促进炎症反应的发生。因此我们推测NLRP3炎症小体在烧伤后肺损伤的发病过程中起着重要作用。故本研究通过体内和体外实验,探究了严重烧伤后NLRP3炎症小体信号通路的表达及其对肺损伤的作用,并进一步研究了烧伤后NLRP3炎症小体活化的机制。实验方法:1.建立30%总体表面积严重烫伤大鼠肺损伤模型,并检测烫伤后各时间点NLRP3、Caspase-1等炎症小体信号在肺组织中的表达水平及IL-1β、IL-18等炎症启动因子在血清和肺组织中的表达,探讨严重烧伤后NLRP3炎症小体的活化情况并为后续实验确定时间节点。2.通过腹腔注射NLRP3炎症小体抑制剂BAY11-7082,观察其对严重烫伤大鼠NLRP3炎症小体信号通路活化的影响;通过观察肺组织病理切片,肺损伤指标研究其对严重烫伤大鼠肺损伤的效应,探讨NLRP3炎症小体在严重烧伤后肺损伤中的作用。3.通过分离提取大鼠肺泡灌洗液中的肺泡巨噬细胞并用严重烧伤大鼠血清刺激来模拟烧伤后肺损伤的微环境,观察烧伤血清刺激后肺泡巨噬细胞中NLRP3炎症小体信号通路活化情况及ROS产生情况,探讨严重烧伤后NLRP3炎症小体活化的可能机制。4.通过使用ROS清除剂N-acetylcysteine,观察烧伤血清刺激肺泡巨噬细胞后NLRP3炎症小体信号通路活化情况,明确ROS在严重烧伤后NLRP3炎症小体活化过程中的作用。主要结果:1.大鼠30%总体表面积烫伤后,肺组织中NLRP3、Caspase-1等炎症小体信号及IL-1β、IL-18等炎症启动因子的基因和蛋白水平在烫伤后48h呈时间依赖性逐渐升高趋势,并在24h或48h达到最高值。2.腹腔注射NLRP3炎症小体抑制剂BAY11-7082后,严重烫伤大鼠肺组织中的NLRP3、Caspase-1等炎症小体信号及IL-1β、IL-18等炎症启动因子的基因和蛋白水平被显著抑制,且抑制NLRP3炎症小体的活化可显著减轻严重烧伤引起的肺部病理损害,降低肺部的炎症水平。3.烧伤血清刺激肺泡巨噬细胞后,细胞内NLRP3炎症小体信号通路显著活化,ROS水平显著升高。ROS可能调控严重烧伤后NLRP3炎症小体的活化。4.使用ROS清除剂后,烧伤血清刺激的肺泡巨噬细胞中的NLRP3炎症小体活化程度可被显著抑制,说明严重烧伤后NLRP3炎症小体的活化是部分ROS依赖的。结论:烧伤后可激活肺泡巨噬细胞中的NLRP3炎症小体信号通路,而活化的NLRP3炎症小体可进一步促进IL-1β和IL-18等炎症启动因子的表达,进而扩大炎症反应,导致肺损伤。烧伤诱导的NLRP3炎症小体活化是部分ROS依赖的过程。而抑制NLRP3炎症小体的活性或清除细胞内过量的ROS,均可有效减轻肺损伤。