泰拉霉素抗炎癥作用的機(jī)理研究及其應(yīng)用

李忠華，劉忠行，劉 峰，余 慶，王科文

[碩騰（上海）企業(yè)管理有限公司，上海 長(zhǎng)寧 200050]

豬病防制與保健

泰拉霉素抗炎癥作用的機(jī)理研究及其應(yīng)用

李忠華，劉忠行，劉 峰，余 慶，王科文

[碩騰（上海）企業(yè)管理有限公司，上海 長(zhǎng)寧 200050]

泰拉霉素（Tulathromycin）是由美國(guó)碩騰公司開(kāi)發(fā)的一種新型動(dòng)物專用大環(huán)內(nèi)酯類超級(jí)抗生素（商品名：瑞可新，Draxxin），是一種由13元氮雜內(nèi)酯環(huán)和15元氮雜內(nèi)酯環(huán)2個(gè)同分異構(gòu)體以9∶1的比例組成的混合物，分子式為C14H79N3O12，相對(duì)分子質(zhì)量為806.23，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖1。泰拉霉素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是含有3個(gè)堿性的氨基基團(tuán)，在溶液中呈強(qiáng)負(fù)電性，這有利于穿透革蘭氏陰性菌的外膜，從而提高藥效，大幅增強(qiáng)了抗菌活性。在藥代動(dòng)力學(xué)等方面，泰拉霉素具有吸收迅速、生物利用度高、低殘留、半衰期長(zhǎng)、藥效持久、單次肌注或皮下給藥能提供全程治療等特點(diǎn)，從而使其對(duì)家畜的細(xì)菌性呼吸道疾病有著非常高效的預(yù)防和治療效果。近年來(lái)的研究結(jié)果顯示，泰拉霉素不僅有強(qiáng)大的抗菌活性，而且其在某種程度上還可以發(fā)揮免疫調(diào)理的抗炎癥作用。本技術(shù)通報(bào)綜述了泰拉霉素抗炎癥反應(yīng)的機(jī)理，以期為泰拉霉素在臨床上更科學(xué)、更廣泛的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

圖1 泰拉霉素的結(jié)構(gòu)式

1 泰拉霉素抗炎癥作用機(jī)理

1.1 泰拉霉素誘導(dǎo)炎性細(xì)胞凋亡并促進(jìn)吞噬細(xì)胞的胞葬作用

炎癥是機(jī)體對(duì)外界刺激產(chǎn)生的一種復(fù)雜的病理反應(yīng)，主要表現(xiàn)為局部的紅、腫、熱、痛，病理檢查可見(jiàn)病灶部有大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和組織變性壞死，是動(dòng)物機(jī)體重要的防御反應(yīng)。機(jī)體被引發(fā)炎癥時(shí)，滲出的粒細(xì)胞種類主要有嗜中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞，加上在組織中廣泛分布的肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及網(wǎng)狀細(xì)胞，共同構(gòu)成了炎癥細(xì)胞群體。不同致炎因子所引起的炎癥，以及炎癥過(guò)程中的不同階段所出現(xiàn)的炎癥細(xì)胞的種類及數(shù)量都有所差異，在大多數(shù)炎性滲出物中，均含有中性粒細(xì)胞。它往往是炎灶中最早滲出的白細(xì)胞，能夠識(shí)別、消化和破壞許多病原體，在非特異性免疫中起到非常重要的作用。

細(xì)胞凋亡（apoptosis）或程序化細(xì)胞死亡（programmed cell death,PCD）是多細(xì)胞有機(jī)體為調(diào)控機(jī)體發(fā)育，維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞主動(dòng)死亡過(guò)程。細(xì)胞壞死（necrocytosis）是細(xì)胞因病理而產(chǎn)生的被動(dòng)死亡，如物理性或化學(xué)性的損害因子及缺氧與營(yíng)養(yǎng)不良等均可導(dǎo)致細(xì)胞壞死。壞死細(xì)胞的膜通透性增高，致使細(xì)胞腫脹，細(xì)胞器變形或腫大，最后細(xì)胞膜破裂，釋放出細(xì)胞內(nèi)含物，引發(fā)炎癥反應(yīng)，細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別見(jiàn)圖2-1。

圖2-1 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別

在正常機(jī)體內(nèi)，炎性浸潤(rùn)的免疫細(xì)胞（中性粒細(xì)胞）會(huì)發(fā)生程序性的凋亡，隨后凋亡碎片被單核巨噬細(xì)胞清除干凈。研究發(fā)現(xiàn)炎癥組織特別是細(xì)菌感染引起的炎癥反應(yīng)中，會(huì)有中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，當(dāng)中性粒細(xì)胞在炎癥組織中壞死時(shí)，細(xì)胞腫脹，胞膜破裂，釋放出細(xì)胞毒物質(zhì)如彈性蛋白酶、次氯酸等，這些物質(zhì)再引起組織的損傷，并引起周圍中性粒細(xì)胞的死亡，釋放出更多的細(xì)胞毒物質(zhì)及前炎癥介質(zhì)，導(dǎo)致炎癥加重并形成惡性循環(huán)。而當(dāng)中性粒細(xì)胞以凋亡的方式死亡時(shí)，不釋放酶蛋白，細(xì)胞膜保存完整，胞質(zhì)及胞膜濃縮，DNA被剪切成單核苷酸或寡聚核苷酸，最后被巨噬細(xì)胞吞噬，巨噬細(xì)胞在吞噬凋亡的中性粒細(xì)胞時(shí)不會(huì)導(dǎo)致前炎癥介質(zhì)的釋放。因此，在炎癥反應(yīng)中，如中性粒細(xì)胞發(fā)生壞死則會(huì)進(jìn)一步加重炎癥反應(yīng)，而當(dāng)中性粒細(xì)胞發(fā)生凋亡并保持胞膜完整則可以減輕炎癥并減少組織損傷。

研究表明，泰拉霉素可通過(guò)特異性的誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡而非壞死而產(chǎn)生抗炎癥作用。Stephanie C等（2015）[1]發(fā)現(xiàn)泰拉霉素在體外試驗(yàn)和體內(nèi)試驗(yàn)中都可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡，在體外試驗(yàn)中，用泰拉霉素（0.02 mg/mL）與從健康豬體內(nèi)分離的中性粒細(xì)胞共孵育半小時(shí)，與對(duì)照組相比（無(wú)處理組），可顯著引起中性粒細(xì)胞的凋亡（圖2-2）；在體內(nèi)試驗(yàn)中，在由胸膜肺炎放線桿菌誘導(dǎo)的肺炎模型中，泰拉霉素可顯著誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的凋亡（圖2-3），并顯著減少炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，從而減輕肺臟的病理?yè)p傷（圖2-4）。

圖2-2 在體外試驗(yàn)中泰拉霉素處理顯著引起中性粒細(xì)胞的凋亡

圖2-3 在胸膜肺炎放線桿菌誘導(dǎo)的肺炎模型中泰拉霉素處理可顯著引起粒細(xì)胞的凋亡

圖2-4 在胸膜肺炎放線桿菌誘導(dǎo)的肺炎模型中泰拉霉素處理顯著降低了肺臟炎性細(xì)胞浸潤(rùn)和病理?yè)p傷

此外，Carrie D 等（2014）[2]發(fā)現(xiàn)，在由溶血性巴氏桿菌誘導(dǎo)的模型中，泰拉霉素處理也可引起白細(xì)胞的大量凋亡（圖2-5）。

泰拉霉素在誘導(dǎo)炎性細(xì)胞凋亡后，還可促進(jìn)吞噬細(xì)胞將凋亡的炎性細(xì)胞清除（圖2-6），這一過(guò)程可以理解為埋葬凋亡細(xì)胞，因而也稱為“胞葬”（Efferocytosis）。“胞葬”作用的用途是在凋亡細(xì)胞的膜系統(tǒng)破裂并將其內(nèi)容物釋放到周圍組織之前將其安全移除，這樣可以保護(hù)周圍組織免受凋亡細(xì)胞內(nèi)部有毒的酶、氧化物以及蛋白酶抗體等細(xì)胞內(nèi)容物的損害，從而避免加重炎癥反應(yīng)。

圖2-5 在溶血性巴氏桿菌誘導(dǎo)的肺炎模型中泰拉霉素處理引起了白細(xì)胞的大量凋亡

圖2-6 在酵母多糖誘導(dǎo)的炎癥模型中，泰拉霉素可顯著促進(jìn)吞噬細(xì)胞的胞葬作用和吞噬作用

1.2 泰拉霉素抑制炎癥因子的生成

在炎癥的急性反應(yīng)中，單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)起著重要的調(diào)控作用。當(dāng)單核巨噬細(xì)胞被病原微生物或內(nèi)毒素激活后，其通過(guò)合成過(guò)量的一氧化氮（NO）和前列腺E2（PGE2），參與炎癥反應(yīng)。NO促進(jìn)炎癥反應(yīng)的作用包括使血管舒張，形成水腫和局部紅斑、增加炎性滲出，促進(jìn)敗血癥的發(fā)展，激活前列腺素合酶等；PG（其中以PGE2為主要炎性介質(zhì)）在炎癥過(guò)程中涉及血管擴(kuò)張，協(xié)同其它介質(zhì)如組胺和緩激肽引起血管通透性的增加和水腫。因此，對(duì)NO和PGE2這兩種致炎因子合成的抑制可以有效控制炎癥的發(fā)展。周磊等（2008）[3]研究發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素能顯著抑制由脂多糖（LPS）刺激引起的NO和PGE2的合成（圖3-1、圖3-2），從而發(fā)揮抗炎癥作用。Carrie D等（2011）[4]也發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素可顯著抑制由酵母多糖刺激產(chǎn)生的PGE2（圖3-3）。

白三烯（LTB4）也是重要的炎癥介質(zhì)。LTB4由炎性細(xì)胞產(chǎn)生，能調(diào)節(jié)微血管的舒縮和引起血漿外滲，促進(jìn)中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及淋巴細(xì)胞亞型的運(yùn)動(dòng)，刺激免疫細(xì)胞分泌功能，過(guò)多的LTB4可引起嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，因此抑制LTB4的產(chǎn)生，可抑制炎癥反應(yīng)。Carrie D等（2011）[4]發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素可顯著抑制由酵母多糖刺激產(chǎn)生的LTB4（圖3-4）。Stephanie C等（2015）[1]也發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素可顯著抑制由胸膜肺炎放線桿菌感染引起的LTB4的產(chǎn)生（圖3-5）。

圖3-1 泰拉霉素抑制了由LPS誘導(dǎo)的豬外周血單核細(xì)胞NO的合成

圖3-2 泰拉霉素抑制了由LPS誘導(dǎo)的豬外周血單核細(xì)胞PGE2的合成

圖3-3 泰拉霉素顯著抑制了由酵母多糖刺激產(chǎn)生的PGE2

圖3-4 泰拉霉素顯著抑制了由酵母多糖刺激產(chǎn)生的LTB4

圖3-5 泰拉霉素顯著抑制了由胸膜肺炎放線桿菌感染產(chǎn)生的LTB4

1.3 泰拉霉素抑制趨化因子生成

細(xì)胞因子在炎癥反應(yīng)中起著重要作用，當(dāng)外來(lái)的病原體進(jìn)入機(jī)體后，由樹(shù)突狀細(xì)胞傳遞信息，招募巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、淋巴細(xì)胞到達(dá)病原體入侵部位處置病原體，單核-巨噬細(xì)胞可分泌各種細(xì)胞因子，與炎癥密切相關(guān)的細(xì)胞因子主要有腫瘤壞死因子-α（TNF-a）、白細(xì)胞介素 1（IL-1）、白細(xì)胞介素6（IL-6）及白細(xì)胞介素8（IL-8）等。其中IL-8又稱為CXCL-8，具有趨化作用，屬于前炎癥細(xì)胞因子，其可吸引單核吞噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等炎性細(xì)胞聚集并合成前列腺素、溶酶體酶和過(guò)氧化氫類物質(zhì)等炎癥介質(zhì)，引起或加重炎癥反應(yīng)。Carrie D等（2014）[2]發(fā)現(xiàn)泰拉霉素可顯著抑制IL-8的分泌（圖4-1），從而表現(xiàn)出抗炎癥作用。

圖4-1 泰拉霉素顯著抑制了由LPS刺激引起的CXCL-8的分泌

1.4 泰拉霉素抑制炎癥信號(hào)通路的激活

核轉(zhuǎn)錄因子（Nuclear factor,NF-kB）是涉及免疫和炎癥反應(yīng)的多種基因的調(diào)控因子，是由P50和P65兩個(gè)亞單位組成的二聚體，屬轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物家族。在靜息細(xì)胞中，NF-kB通過(guò)結(jié)合一個(gè)抑制蛋白（IkB）游離在細(xì)胞質(zhì)中，IkB掩蓋了存在于NF-kB蛋白序列上的核定位信號(hào)。當(dāng)細(xì)胞受到LPS或前炎癥細(xì)胞因子（如TNF-a、IL-1）等信號(hào)刺激時(shí)，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)特異的IkB激酶復(fù)合物激活，IkB磷酸化降解使NF-kB定位于細(xì)胞核，結(jié)合到反應(yīng)基因啟動(dòng)子特異的元件，激活它們的轉(zhuǎn)錄。因此，IkB的結(jié)合能力是調(diào)節(jié)NF-kB的活性及炎癥因子轉(zhuǎn)錄高低的關(guān)鍵。已證明能被NF-kB激活轉(zhuǎn)錄的有細(xì)胞因子[TNF-a、IL-1、IL-2、IL-6、集落刺激因子（GM-CSF）] ，趨化因子（IL-8），酶（iNOS、COX-2、PLA2、5-LO），黏附分子（E-selectin、ICAM-1、VCAM-I）等，因此抑制 NF-kB的激活，尤其是抑制IkB的磷酸化，可以有效降低炎癥反應(yīng)。Carrie D等（2011）[4]發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素可顯著減少IkB的磷酸化，進(jìn)而抑制NF-kB信號(hào)通路的激活，從而表現(xiàn)出抗炎癥作用（圖5-1、圖5-2）。

圖5-1 泰拉霉素顯著減少了由LPS刺激引起的IkB的磷酸化

圖5-2 泰拉霉素顯著抑制了NF-kB的激活

綜上所述，泰拉霉素可通過(guò)以下幾個(gè)途徑來(lái)發(fā)揮抗炎癥作用：1）通過(guò)引起炎癥細(xì)胞（中性粒細(xì)胞）凋亡，并促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)凋亡的炎性細(xì)胞的胞葬作用；2）通過(guò)抑制致炎因子如 NO、PGE2、LTB4的合成；3）通過(guò)抑制前炎癥因子如CXCL-8的合成；4）通過(guò)抑制NF-kB信號(hào)通路的激活。

2 泰拉霉素抗炎癥作用的應(yīng)用

在實(shí)際臨床應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，泰拉霉素對(duì)家畜的細(xì)菌性呼吸道疾病有著非常高效的預(yù)防和治療效果，尤其是針對(duì)由胸膜肺炎放線桿菌和巴氏桿菌感染引起的呼吸道疾病，推測(cè)泰拉霉素發(fā)揮作用的機(jī)理可能有兩個(gè)：1）泰拉霉素對(duì)革蘭氏陰性菌有強(qiáng)大殺菌作用，可迅速清除感染的細(xì)菌；2）泰拉霉素的抗炎癥作用可顯著降低由細(xì)菌感染引起的肺臟炎癥，從而降低肺臟病變程度，迅速緩解呼吸道癥狀。通過(guò)以上兩個(gè)作用，使得泰拉霉素對(duì)家畜的細(xì)菌性呼吸道疾病有著非常好的治療效果。

豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS，俗稱“藍(lán)耳病”）是由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）引起的一種嚴(yán)重危害養(yǎng)豬業(yè)的病毒性傳染病，主要表現(xiàn)為母豬嚴(yán)重的繁殖障礙及仔豬的呼吸系統(tǒng)疾病和生長(zhǎng)受阻。自20世紀(jì)80年代末暴發(fā)以來(lái)，PRRSV已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了全球養(yǎng)豬業(yè)的發(fā)展，并且造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。自1995年我國(guó)報(bào)道發(fā)生該病以來(lái)，該病已成為困擾我國(guó)養(yǎng)豬生產(chǎn)中最重要的病毒性傳染病之一。特別是2006年在我國(guó)出現(xiàn)的高致病性藍(lán)耳病，導(dǎo)致全國(guó)各地大批生豬死亡，給我國(guó)養(yǎng)豬業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。PRRSV感染豬可以引起嚴(yán)重的間質(zhì)性肺炎，提示我們炎癥反應(yīng)在PRRSV感染和致病性方面扮演著十分重要的角色。宋爽（2013）[5]研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV感染肺臟巨噬細(xì)胞（PAM）后，可通過(guò)激活NF-kB 信號(hào)通路，誘導(dǎo) IL-1、IL-6、IL-8、PGE2、LTB4等細(xì)胞因子及前炎癥介質(zhì)的高水平表達(dá)，進(jìn)而引起嚴(yán)重的間質(zhì)性肺炎，使感染豬表現(xiàn)出呼吸障礙等癥狀。當(dāng)豬只感染PRRSV時(shí)，對(duì)豬只給予泰拉霉素治療可以發(fā)揮兩方面的作用：1）發(fā)揮抗炎癥作用，可顯著減輕由PRRSV感染引起的間質(zhì)性肺炎，降低肺臟病變程度，從而緩解豬只呼吸道癥狀；2）發(fā)揮抗菌作用，可顯著控制由于PRRSV感染而導(dǎo)致的細(xì)菌繼發(fā)感染。因此，當(dāng)豬群藍(lán)耳病不穩(wěn)定時(shí)，商品豬全群注射泰拉霉素，在仔豬免疫藍(lán)耳病疫苗的同時(shí)注射泰拉霉素，可起到迅速穩(wěn)定豬群，降低豬群的死淘率，幫助豬場(chǎng)盡早恢復(fù)生產(chǎn)的作用。

3 總結(jié)

一般來(lái)說(shuō)，抗生素通常只有殺菌或抑菌作用，即直接殺死細(xì)菌或抑制細(xì)菌微生物的生長(zhǎng)。而泰拉霉素作為最新的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，既有強(qiáng)烈的殺菌作用，如對(duì)豬胸膜肺炎放線桿菌、多殺性巴氏桿菌、豬肺炎支原體、支氣管敗血波氏桿菌、副豬嗜血桿菌等革蘭氏陰性菌有非常強(qiáng)烈的殺菌作用，用于治療肺部細(xì)菌感染效果顯著。同時(shí)，一系列的研究表明，泰拉霉素又表現(xiàn)出顯著的抗炎癥作用，且泰拉霉素的抗炎癥作用與其抗菌作用并無(wú)相關(guān)性，因?yàn)樵贚PS或酵母多糖（無(wú)細(xì)菌感染）誘導(dǎo)的炎癥模型中，泰拉霉素仍然表現(xiàn)出其抗炎癥作用。泰拉霉素獨(dú)有的抗菌和抗炎癥雙作用，使得其在臨床上被廣泛的用于預(yù)防和治療相關(guān)疾病，并表現(xiàn)出良好的效果。

[1] Stephanie C Duquette,Carrie D Fischer,Alison C,et al.American Journal of Veterinary Research[J] ,2015,76(6):507-519.

[2] Carrie D Fischer,Stephanie C Duquette,Bernard S,et al.Antimicrobial Agents and Chemotherapy[J] ,2014,58(8):4298-4307.

[3] 周磊，顏其貴，吳聰明.泰拉霉素對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)機(jī)制和體外抗菌后效應(yīng)研究[D] .雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[4] Carrie D Fischer,Jennifer K Beatty,Cheryl G Zvaigzne,et al.Antimicrobial Agents and Chemotherapy[J] ,2011,55(1):338-348.

[5] 宋爽.PRRSV誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)及其調(diào)控機(jī)制[D] .武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

（編輯：郭玉翠）

R96

A

1002-1957(2017)05-0089-04

2017-08-25

李忠華（1985-），男，山東諸城人，博士，研究方向?yàn)橐?guī)?；i場(chǎng)疾病預(yù)防控制.E-mail：zhonghua.li@zoetis.com