抗白細胞黏附在干預內毒素休克中的作用

馮妞妞 趙自剛 牛春雨

(河北北方學院微循環(huán)研究所，河北 張家口 075000)

在內毒素休克的發(fā)展進程中，革蘭陰性菌的主要致病成分脂多糖(LPS)進入血液循環(huán)后，可直接引起血管內皮細胞(VEC)表達并釋放大量的跨膜蛋白——細胞黏附分子(CAMs)，介導白細胞與內皮細胞黏附增加，成為失控的炎癥反應、微循環(huán)障礙、組織器官損傷的重要因素〔1〕。在CAMs的眾多家庭中，與內毒素休克發(fā)病機制密切相關的CAMs主要集中在選擇素家族、免疫球蛋白超家族、整合素家族〔2〕，而針對黏蛋白樣家族、鈣黏著素家族的研究相對較少。針對白細胞黏附在內毒素休克發(fā)展進程中的關鍵作用，國內外許多學者進行了大量的實驗研究與臨床觀察。本文重點綜述針對選擇素家族、免疫球蛋白超家族、整合素家族抗白細胞黏附干預內毒素休克的研究進展。

1 針對選擇素家族抗白細胞黏附干預內毒素休克的研究

選擇素家族主要介導白細胞在血管壁上的滾動，主要成員有：內皮細胞表面的白細胞選擇素(L-選擇素)、血小板選擇素(P-選擇素)及僅表達在活化內皮細胞上的內皮細胞選擇素(E-選擇素)。生理條件下，L-選擇素配體呈低表達狀態(tài)，故L-選擇素無明顯活性；LPS攻擊后，L-選擇素配體在2～4 h后表達升高，與L-選擇素結合后，引起白細胞與內皮細胞黏附〔3〕。LPS攻擊后，分布在血小板α顆粒上的P-選擇素表達增加，血小板黏附于血管壁，形成血小板血栓；同時，分布于微靜脈內皮細胞Weibel-Palade小體膜內側的P-選擇素迅速轉移到質膜上，與L-選擇素配體結合，引起白細胞與內皮細胞黏附〔4〕。LPS攻擊后，激活了核轉錄因子(NF)-κB，增加E-選擇素的合成，E-選擇素轉移到內皮細胞管腔面，引起白細胞與內皮細胞黏附〔5〕。同時，有研究表明，LPS誘導的內毒休克(ES)早期，心、肺組織中的L-、P-選擇素表達明顯增加是心臟、血管、肺組織及肺泡壁損傷的重要原因之一〔6〕。

鑒于選擇素家族在LPS攻擊引起白細胞黏附中的重要作用，許多學者應用相應選擇素的特異性抗體進行了抑制白細胞黏附的實驗研究。Higashiyama等〔4〕應用P-選擇素抗體可抑制小腸微血管內血小板、單核細胞的黏附，從而減輕腸道血栓形成及炎性損傷；Malhotra等〔7〕的研究發(fā)現，L-選擇素抗體可抑制LPS與白細胞上的L-選擇素結合，從而降低炎癥因子介導的組織細胞損傷；Tedder等〔8〕的研究表明，L-選擇素缺陷小鼠在遭受LPS攻擊后，白細胞黏附能力下降，出現LPS耐受，表明抑制L-選擇素可減輕白細胞黏附；Leone等〔9〕應用E-選擇素的單克隆抗體作用于LPS攻擊的小鼠，降低了白細胞的滾動率，從而減少內皮細胞的活化與炎癥反應。此外，研究表明，乳鐵蛋白可抑制L-選擇素水平從而減少隨后由白細胞黏附介導的氧化反應〔10〕；將來自雜種犬的正常淋巴液輸入內毒素休克大鼠，亦可降低血漿P-選擇素水平，從而減少白細胞在腸系膜微血管內黏附的數量，改善腸系膜微循環(huán)〔11〕，提高器官的血液灌注量〔12〕?？梢姡赃x擇素家族作為靶點，干預白細胞黏附，對內毒素休克具有一定的治療作用。但這些研究多停留在動物實驗觀察，臨床治療效果如何，還有待進一步驗證。

2 針對免疫球蛋白超家族抗白細胞黏附干預內毒素休克的研究

免疫球蛋白超家族結構與免疫球蛋白類似，有多種免疫球蛋白超家族成員參與了內毒素休克的發(fā)病過程。研究表明，LPS攻擊可通過激活p38絲裂原活化蛋白激酶和應激活化蛋白激酶(JNK)通路引起細胞間黏附分子(ICAM)-1的高表達〔13〕，亦可通過活化NF-κB提高血管細胞黏附分子(VCAM)-1表達〔14〕，引起白細胞與VECs黏附，從而加重各種組織細胞的炎性損傷〔15〕；同時，Ohnishi等〔16〕的研究發(fā)現，膿毒癥休克并發(fā)急性肝衰竭患者出現了可溶性血小板內皮細胞黏附分子(PECAM)-1、ICAM-1的高表達。這些研究提示，免疫球蛋白超家族在LPS攻擊引起白細胞黏附的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。同樣，針對免疫球蛋白超家族進行抗白細胞黏附干預內毒素休克的研究也取得了較大進展。Hildebrand等〔17〕的研究顯示，ICAM-1基因敲除小鼠在LPS后，促炎介質含量顯著減少，白細胞在肺組織的浸潤程度顯著降低，提示抑制ICAM-1表達有利于內毒素休克的治療；Essani等〔18〕的研究發(fā)現抗VCAM-1抗體抑制了中性粒細胞黏附、聚集，從而減輕中性粒細胞誘導的炎性損傷及肝細胞損傷；Benavides等〔19〕的研究也發(fā)現，過氧化物酶體增殖物激活受體活化劑非諾貝特可抑制LPS攻擊新西蘭家兔的PECAM-1表達，從而減輕內皮細胞功能障礙與組織學損傷〔20〕。外源正常淋巴液亦可減少內毒素休克大鼠肝組織ICAM-1含量，從而減少扣押于肝組織的白細胞數量，降低炎癥反應，減輕肝損傷〔21〕。

3 針對整合素家族抗白細胞黏附干預內毒素休克的研究

作為細胞外配體與細胞骨架穿膜的連接蛋白，整合素家族主要介導細胞與細胞外基質的黏附；其中，存在于中性粒細胞與單核細胞的CD11a/CD18和CD11b/CD18與白細胞活化、黏附密切相關。LPS攻擊激活白細胞，表達CD11b/CD18，與免疫球蛋白超家族結合，引起白細胞貼壁、黏附，從而釋放大量的細胞因子，引起失控的炎癥反應。研究表明，CD11a/CD18與中性粒細胞黏附有關，且與IL-10的合成呈負相關，即促炎反應為主時，CD11a/CD18高表達、IL-10低表達；抗炎反應為主時，CD11a/CD18低表達、IL-10高表達〔22〕。同時，Kirschenbaum等〔23〕的研究發(fā)現，敗血癥休克時，血小板和內皮細胞的黏附聚集引起炎癥反應和血栓形成的主要原因與內皮細胞CD11b/CD18的高表達和血小板上P-選擇素的高表達有關。Thomas等〔24〕研究發(fā)現CD18的單克隆抗體可降低內毒素休克模型的肺通透性指數，減輕肺損傷；史正山等〔25〕通過腹腔注射LPS復制內毒素休克模型，應用流式細胞儀檢測中性粒細胞的CD11b的表達和呼吸氧含量，結果發(fā)現氯胺酮抑制內毒素休克大鼠中性粒細胞的CD11b表達和呼吸氧爆發(fā)。

綜上，LPS攻擊引起了大量CAMs表達，導致白細胞滾動、黏附、聚集和滲出，引起失控的炎癥反應與血栓形成、器官損傷，白細胞黏附也就成為LPS導致器官損傷的關鍵環(huán)節(jié)。盡管針對CAMs進行了大量的抗白細胞黏附的治療研究，也取得了一定的進展，但目前國內外的相關研究多集中于單個CAMs的研究，因此，從整體水平上通過抗CAMs的作用探討干預內毒素休克的研究還需加強，從關鍵環(huán)節(jié)、關鍵藥物入手，多靶點抗CAMs的研究還需加強；同時，從臨床試驗角度還需進一步驗證相關的動物實驗結果。以期針對白細胞黏附，加強內毒素休克的防治，為降低內毒素休克的病死率提供更豐富的實驗資料。

4 參考文獻

1Shanmugam MK,Bhatia M.The role of pro-inflammatory molecules and pharmacological agents in acute pancreatitis and sepsis 〔J〕.Inflamm Allergy Drug Targets,2010;9(1):20-31.

2Hortelano S,López-Fontal R,Través PG,etal.ILK mediates LPS-induced vascular adhesion receptor expression and subsequent leukocyte trans-endothelial migration 〔J〕.Cardiovasc Res,2010;37(4):679-86.

3Figueras-Aloy J,Gómez-López L,Rodríguez-Miguélez JM,etal.Serum soluble ICAM-1,VCAM-1,L-selectin,and P-selectin levels as markers of infection and their relation to clinical severity in neonatal sepsis 〔J〕.Am J Perinatol,2007;24(6):331-8.

4Higashiyama M,Hokari R,Matsunaga H,etal.P-selectin-dependent monocyte recruitment through platelet interaction in intestinal microvessels of LPS-treated mice 〔J〕.Microcirculation,2008;15(5):441-50.

5Eppihimer MJ,Russell J,Langley R,etal.Role of tumor necrosis factor and interferon gamma in endotoxin-induced E-selectin expression 〔J〕.Shock,1999;11(2):9397.

6Yin GQ,Du KH,Gu FR,etal.Early-phase endotoxic shock-induced myocardial injury increases iNOS and selectin expression in macaque primate 〔J〕.Heart Lung Circ,2007;16(2):85-92.

7Malhotra R,Bird MI.L-Selectin a signalling receptor for lipopolysaccharide 〔J〕.Chem Biol,1997;4(8):543-7.

8Tedder TF,Steeber DA,Pizcueta P.L-selectin-deficient mice have impaired leukocyte recruitment into inflammatory sites 〔J〕.J Exp Med,1995;181(6):2259-64.

9Leone M,Boutiere-Albanese B,Valette S,etal.Cell adhesion molecules as a marker reflecting the reduction of endothelial activation induced by glucocorticoids 〔J〕.Shock,2004;21(4):311-4.

10Baveye S,Elass E,Mazurier J,etal.Lactoferrin inhibits the binding of lipopolysaccharides to L-selectin and subsequent production of reactive oxygen species by neutrophils 〔J〕.FEBS Lett,2000;469(1):5-8.

11張利利,趙自剛,牛春雨,等.淋漿對內毒素休克大鼠微循環(huán)障礙的干預作用〔J〕.中國應用生理學雜志,2011;27(1):75-80.

12張利利,張 靜,趙自剛,等.淋漿對內毒素休克大鼠腎肝血流灌注量變化的干預作用〔J〕.中國危重病急救醫(yī)學,2010;22(12):740-3.

13Shen A,Yang J,Gu Y,etal.Lipopolysaccharide-evoked activation of p38 and JNK leads to an increase in ICAM-1 expression in Schwann cells of sciatic nerves 〔J〕.FEBS J,2008;275(17):4343-53.

14Lin WN,Luo SF,Lee CW,etal.Involvement of MAPKs and NF-kappaB in LPS-induced VCAM-1 expression in human tracheal smooth muscle cells 〔J〕.Cell Signal,2007;19(6):1258-67.

15Hofer S,Bopp C,Hoerner C,etal.Injury of the blood brain barrier and up-regulation of icam-1 in polymicrobial sepsis 〔J〕.J Surg Res,2008;146(2):276-81.

16Ohnishi A,Miyake Y,Matsushita H,etal.Serum levels of soluble adhesion molecules as prognostic factors for acute liver failure 〔J〕.Digestion,2012;86(2):122-8.

17Hildebrand F,Pape HC,Harwood P,etal.Role of adhesion molecule ICAM in the pathogenesis of polymicrobial sepsis 〔J〕.Exp Toxicol Pathol,2005;56(4-5):281-90.

18Essani NA,Bajt ML,Farhood A,etal.Transcriptional activation of vascular cell adhesion molecule-1 gene in vivo and its role in the pathophysiology of neutrophil-induced liver injury in murine endotoxin shock 〔J〕.J Immunol,1997;158(12):5941-8.

19Benavides U,Gonzalez-Murguiondo M,Harii N,etal.Phenylmethimazole inhibits production of proinflammatory mediators and is protective in an experimental model of endotoxic shock 〔J〕.Crit Care Med,2012;40(3):886-94.

20Wiel E,Lebuffe G,Robin E,etal.Pretreatment with peroxysome proliferator-activated receptor alpha agonist fenofibrate protects endothelium in rabbit Escherichia coli endotoxin-induced shock 〔J〕.Intensive Care Med,2005;31(9):1269-79.

21Zhao ZG,Zhang LL,Niu CY,etal.Exogenous normal lymph reduces liver injury induced by lipopolysaccharides in rats 〔J〕.Braz J Med Biol Res,2014;47(2):128-34.

22Menezes GB,Lee WY,Zhou H,etal.Selective down-regulation of neutrophil Mac-1 in endotoxemic hepatic microcirculation via IL-10 〔J〕.J Immunol,2009;183(11):7557-68.

23Kirschenbaum LA,McKevitt D,Rullan M,etal.Importance of platelets and fibrinogen in neutrophil-endothelial cell interactions in septic shock 〔J〕.Crit Care Med,2004;32(9):1904-9.

24Thomas JR,Harlan JM,Rice CL,etal.Role of leukocyte CD11/CD18 complex in endotoxic and septic shock in rabbits 〔J〕.J Appl Physiol,1992;73(4):1510-6.

25史正山,周志強,范云霞,等.氯胺酮抑制內毒素休克大鼠中性粒細胞的CD11b表達和呼吸氧爆發(fā)〔J〕.江蘇醫(yī)藥,2007;33(7):721-2.