楊建營 徐翔峰 向珍蛹
炎癥是機(jī)體對(duì)致炎因素引起的局部損傷產(chǎn)生以防御反應(yīng)為主的應(yīng)答性反應(yīng)。感染導(dǎo)致的全身炎癥反應(yīng)綜合征常發(fā)展為膿毒性休克。病原菌及其產(chǎn)物可以激活炎癥基因,從而激活細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),釋放一系列炎癥介質(zhì)和抗炎介質(zhì),導(dǎo)致膿毒性休克和多器官功能障礙。多種活化的轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)了基因表達(dá)這一過程,研究證實(shí),NF-κB在炎癥及膿毒癥中起到至關(guān)重要的作用,現(xiàn)就其作一綜述。
膿毒性休克是多病因?qū)е碌囊环N臨床綜合征,多種細(xì)菌及其產(chǎn)物,以及在炎癥反應(yīng)中釋放的多種炎癥介質(zhì)均可以激活NF-κB。細(xì)菌及其產(chǎn)物通過激活T0ll-like受體(TLRs),促發(fā)炎癥反應(yīng),最終激活NF-κB。TLRs屬于果蠅蛋白的同系物,有13種TLRs,其中有10種(TLR1-10)TLR存在于人體中[1]。不同的細(xì)菌及細(xì)菌成分,對(duì)不同的TLR亞型表現(xiàn)不同的親合性,例如纏繞桿菌屬和沙門氏菌屬鞭毛蛋白選擇性地與TLR5發(fā)生反應(yīng)[2],G+菌的主要成分粘聚糖主要利用TLR2,LPS卻對(duì)TLR4表現(xiàn)出高親合性[3],真菌的主要成分β-葡聚糖在誘導(dǎo)激活NF-κB時(shí),卻與TLR4無關(guān)[4],細(xì)菌及其成分可以通過多種不同的信號(hào)傳導(dǎo)路徑激活NF-κB,但許多路徑仍未完全闡明。
多種細(xì)菌、細(xì)菌毒素以及促炎癥反應(yīng)介質(zhì)都能激活NF-κB,活化了的NF-κB也表現(xiàn)出不同的動(dòng)力學(xué)。LPS誘導(dǎo)活化的NF-κB表現(xiàn)為雙相性,較早高峰期出現(xiàn)在初始的0.5~1小時(shí),第二個(gè)高峰則在受刺激后的8~12小時(shí),LPS及較早釋放的炎癥介質(zhì)誘導(dǎo)第一時(shí)相的NF-κB活化,TNF及IL-1β誘導(dǎo)產(chǎn)生第二高峰[5]?;罨说腘F-κB并不只單純出現(xiàn)于某一器官或組織,膿毒癥中幾乎所有的器官和組織均能檢測(cè)到NF-κB活性的升高,并與膿毒癥并發(fā)多器官功能障礙相關(guān)[6]。在膿毒癥患者外周巨噬細(xì)胞中,NF-κB活性顯著增強(qiáng),并與疾病的急性生理和慢性健康估測(cè)評(píng)分(APACHE)成正相關(guān),與幸存者相比,死亡的膿毒癥患者中NF-κB活性也明顯增強(qiáng)[7]。研究證實(shí),IL-10是NF-κB有效的抑制劑,通過抑制NF-κB活性能提高內(nèi)毒素血癥動(dòng)物及膿毒癥患者的生存率[8];人體重組激活蛋白C能夠通過抑制NF-κB活性而提高膿毒癥患郁的生存率[3];長(zhǎng)期置于內(nèi)毒素環(huán)境中,細(xì)胞和動(dòng)物對(duì)內(nèi)毒素血癥的耐受也表現(xiàn)在對(duì)NF-κB活性的下調(diào)和減少NF-κB基因的表達(dá)[9]。
多種炎癥介質(zhì)基因的轉(zhuǎn)錄激活,是膿毒癥病理生理標(biāo)志之一。研究發(fā)現(xiàn),NF-κB在炎癥因子基因轉(zhuǎn)錄中起到核心作用,NF-κB可以調(diào)控在受到LPS和炎癥因子刺激而活化的近200種啟動(dòng)基因,從而明顯減少LPS誘導(dǎo)的多種炎癥因子的mRNA和蛋白表達(dá),這些基因包括:細(xì)胞因子(TNF-α、TNF-β、IL-1β、IL-2、IL-3、IL-5、IL-6、IL-12、IL-18)、化學(xué)增活素(巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1α、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1)、黏附分子(ICAM-1、VCAM-1、P-選擇素)、酶(iNOS、COX-2、磷脂酶A2、脂肪氧化酶—5-LO)及C反應(yīng)蛋白等[3]。TNF-α和IL-1β是兩種導(dǎo)致膿毒性休克的主要介質(zhì),缺乏P55TNF受體(TNFRI)和P80IL-1受體(ILRI)的大鼠能對(duì)內(nèi)毒素產(chǎn)生耐受;缺乏IL-β轉(zhuǎn)化酶的大鼠也能耐受LPS誘導(dǎo)的膿毒性休克;缺乏ICAM-1、VCAM-1、P-選擇素基因的大鼠可以避免內(nèi)毒素血癥導(dǎo)致的心肌損害和降低膿毒性休克的死亡率[10]。COX-2和NO可以導(dǎo)致心血管功能障礙和MOD/I,動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,利用基因敲除技術(shù),敲除iNOS基因,可以防止LPS及肓腸結(jié)扎術(shù)(CLP)復(fù)制的膿毒癥大鼠模型發(fā)生肺損傷,降低其死亡率[11];敲除COX-2基因后,表現(xiàn)出抵抗LPS誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[3];敲除脂肪氧化酶—5-LO基因能減少LPS誘導(dǎo)的組織內(nèi)白細(xì)胞過度聚集,防止多器官損傷[12]。
膿毒性休克包括多種病理生理,最大的特征便是心血管功能障礙,表現(xiàn)為低血壓、血管舒縮功能障礙、血管內(nèi)皮損傷等。實(shí)驗(yàn)證明,膿毒性休克中表現(xiàn)為擴(kuò)血管物質(zhì)如NO、前列腺素等過度釋放,抑制NO釋放可以防止低血壓的發(fā)生,同時(shí)能恢復(fù)血管對(duì)血管收縮藥物的反應(yīng),增強(qiáng)心肌收縮力;而布絡(luò)芬能抑制COX-2的釋放,防止內(nèi)毒素血癥導(dǎo)致的低血壓和心臟功能障礙,降低其死亡率[3]。因此,NO和COX-2是導(dǎo)致膿毒性休克心血管功能障礙的主要因素。而NF-κB是iNOS和COX-2的啟動(dòng)基因,抑制NF-κB活性可以阻止LPS導(dǎo)致的iNOS、COX-2mRNA和蛋白表達(dá)[13],從而抑制NF-κB活性可以糾正膿毒性休克導(dǎo)致的心血管功能障礙和低血壓。
膿毒癥中,細(xì)菌毒素及多種炎癥介質(zhì)的釋放可以激活凝血反應(yīng),最終導(dǎo)致DIC。重癥膿毒癥患者表現(xiàn)為血液高凝狀態(tài)、抗凝蛋白減少、纖維蛋白活性降低等。NF-κB與凝血連鎖反應(yīng)有關(guān),TF和因子VIII是促進(jìn)內(nèi)源性和外源性凝血途徑,啟動(dòng)凝血反應(yīng)的兩種主要因子,NF-κB除可以介導(dǎo)TF基因表達(dá)外[14],還可以調(diào)控因子VIII基因啟動(dòng)子活性及基因表達(dá)[15]。同時(shí)凝血反應(yīng)又可以促進(jìn)多種炎癥因子如凝血酶的釋放,凝血酶可以通過促進(jìn)NF-κB活性形成一個(gè)正反饋環(huán),放大凝血反應(yīng),促進(jìn)更多炎癥因子釋放[16],抑制NF-κB活性可以凝血反應(yīng),改善膿毒性休克預(yù)后。
膿毒癥導(dǎo)致的MOD/I是膿毒性休克的主要死因,如上所述,活化NF-κB路徑可以觸發(fā)多種級(jí)聯(lián)反應(yīng),如低血壓、血管內(nèi)凝血,導(dǎo)致組織器官低灌注、缺氧,最終發(fā)展為MOD/I。NF-κB可以促進(jìn)多種促損傷及促炎癥因子、化學(xué)增活素、黏著分子、酶、酶輔助因子的表達(dá),促損傷因子導(dǎo)致或促進(jìn)器官炎癥和損傷,增加內(nèi)皮通透性;促炎癥反應(yīng)、酶、COX-2、5-LO等,均會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮功能損傷,使膿毒癥發(fā)展為MOD/I[3]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明,抑制NF-κB活性,可能減少多種促炎癥因子的基因表達(dá),防止多器官功能損傷[13]。
綜上所述,NF-κB的活化被多種細(xì)菌或菌體成分激活,成為膿毒癥形成的中心環(huán)節(jié)。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在膿毒性休克模型中,幾乎所有的器官均能檢測(cè)到NF-κB水平的升高;在膿毒性休克患者重要器官組織中,NF-κB活性增強(qiáng),并與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)。NF-κB通過調(diào)控大量炎癥介質(zhì)基因的表達(dá),參與了膿毒癥病量生理。利用基因敲除技術(shù),敲除NF-κB基因的大鼠表現(xiàn)出對(duì)膿毒休克發(fā)生發(fā)展的耐受;抑制NF-κB活性可以糾正膿毒性休克的異常病理反應(yīng),減少多種炎癥基因的表達(dá),糾正低血壓狀態(tài),預(yù)防心血管功能紊亂,防止血管內(nèi)凝血,減少中性粒細(xì)胞在組織器官的聚集,提高膿毒休克動(dòng)物模型的生存率。
抑制NF-κB活性,已成為治療膿毒癥的新焦點(diǎn),這種觀點(diǎn)被大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)所支持。但在受到病原菌侵襲時(shí),清除病原菌仍然是治療膿毒癥的中心環(huán)節(jié),抑制NF-κB活性可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)體清楚病原菌能力的下降。先天免疫控制機(jī)體清楚細(xì)菌的能力以及炎癥反應(yīng),單純抑制某一方面顯得不切實(shí)際,從而抑制某一特定細(xì)胞NF-κB活性成為新的焦點(diǎn)。內(nèi)皮細(xì)胞在膿毒癥病理過程中起到了十分重要的作用,內(nèi)皮損傷是膿毒癥發(fā)展為MOD/I和膿毒性休克的關(guān)鍵,如果能單純抑制內(nèi)皮細(xì)胞NF-κB活性而不影響宿主防御反應(yīng),便可以切斷促炎癥反應(yīng)和宿主防御反應(yīng)中增強(qiáng)的NF-κB活性;另一種治療膿毒癥可能方案便是選擇性地調(diào)節(jié)NF-κB活性,這種方案需要對(duì)免疫狀態(tài)和病原菌數(shù)量做出評(píng)估,假設(shè)機(jī)體沒有清楚病原菌方面的負(fù)擔(dān),抑制NF-κB可以減輕炎癥反應(yīng),這種方案的收益受到病原菌方面的影響。但過去對(duì)膿毒癥的大量臨床運(yùn)用和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí),單純用促進(jìn)或抑制一種或幾種細(xì)胞因子是無效的,所以應(yīng)從臨床和分子生物學(xué)角度全面研究NF-κB。
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