IL-17和NF-κB信號通路在敵草快中毒后腎損傷中的作用及相互關(guān)系*

岑祥瑩，陸元蘭，王怡寧，李顯，喻安永，李建國

（1.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院 急診科，貴州 遵義 563003；2.遵義醫(yī)科大學(xué) 研究生院，貴州 遵義 563003；3.遵義醫(yī)科大學(xué)珠海校區(qū)，廣東 珠海 519000）

敵草快（1，1'-亞乙基-2，2'-聯(lián)吡啶二溴鹽）， 屬聯(lián)吡啶類除草劑。近年來由于百草枯水劑的停產(chǎn)，敵草快中毒的人數(shù)明顯增加[1]。敵草快中毒具有高病死率，并且無特效的治療方法，現(xiàn)已成為現(xiàn)代中毒治療學(xué)的研究熱點。

敵草快可經(jīng)口服或皮膚破損處接觸中毒，不與體內(nèi)大分子結(jié)合，48 h 內(nèi)攝入量的45%以原型經(jīng)腎臟和腸道排出，腎臟是其主要排泄器官。研究者通過對敵草快中毒死亡患者的解剖總結(jié)發(fā)現(xiàn)，81%急性敵草快中毒患者會出現(xiàn)急性腎損傷，腎臟存在著明顯的腎小管壞死[2]。腎功能受損的并發(fā)癥會導(dǎo)致病情的進(jìn)一步加重[3]。重度聯(lián)吡啶類除草劑中毒的急性腎損傷發(fā)病風(fēng)險顯著升高，與百草枯相比，敵草快中毒并發(fā)嚴(yán)重急性腎衰竭的發(fā)生率更高[4]。由于腎損傷的突出，以往關(guān)于急性腎損傷的研究甚少，因此腎損傷機(jī)制的研究越來越引起人們的重視。當(dāng)敵草快進(jìn)入機(jī)體后，在還原型輔酶Ⅱ和細(xì)胞色素還原酶作用下，其氧化還原循環(huán)可能導(dǎo)致高度不穩(wěn)定的敵草快自由基將電子轉(zhuǎn)移到分子氧上，形成超氧離子自由基，引起機(jī)體產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species, ROS），ROS 造成線粒體功能障礙，進(jìn)一步造成廣泛的細(xì)胞損傷和死亡[5-6]。核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）是敵草快氧化應(yīng)激激活的一個轉(zhuǎn)錄因子[7]，NF-κB 一旦被激活，就會增加參與促進(jìn)細(xì)胞死亡或存活的許多基因的表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-17（Interleukin 17,IL-17）及其家族成員直接或間接參與了NF-κB 信號通路的活化過程[8]。

本文以敵草快中毒后腎損傷、IL-17 及NF-κB信號通路間的相互關(guān)系，并結(jié)合抑制IL-17 和NF-κB 信號通路表達(dá)在某些疾病研究中取得的進(jìn)展做一綜述，希望對敵草快中毒導(dǎo)致的腎損傷有一個新的認(rèn)知，探討及尋找更加有效的治療方法。

1 腎損傷與IL-17

IL-17 是由CD4+T 細(xì)胞分泌的致炎細(xì)胞因子，與機(jī)體內(nèi)多種炎癥性疾病密切相關(guān)。IL-17 受體分布廣泛，以脾臟和腎臟最豐富，IL-17 與相應(yīng)受體結(jié)合而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。IL-17 可與CD40 配體相互作用后促進(jìn)細(xì)胞產(chǎn)生白細(xì)胞介素-6（Interleukin 6, IL-6）、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）等細(xì)胞因子。IL-6 能在機(jī)體免疫調(diào)節(jié)、應(yīng)激反應(yīng)及防御系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用。間接表明IL-17 在炎癥形成和參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)與防御系統(tǒng)中起作用。

通過復(fù)制缺乏IL-17 表達(dá)的動物模型實驗發(fā)現(xiàn)，腎臟中有CD4+T 細(xì)胞的Th17 亞群浸潤，參與腎臟炎癥反應(yīng)[9]。IL-6 和TNF-α 作為IL-17 的下游因子，其表達(dá)的升高也與腎損傷密切相關(guān)。CHEN 等[10]在缺血再灌注腎損傷研究中發(fā)現(xiàn)，血清IL-6 的表達(dá)與炎癥反應(yīng)水平呈正相關(guān)，應(yīng)用IL-6 抑制劑后，腎臟炎癥反應(yīng)明顯減輕。Saa3 啟動子活性在受損腎臟中與TNF-α同步上調(diào)，TNF-α 的Saa3 啟動子活性的增加，提示TNF-α 在腎纖維化發(fā)展中起至關(guān)重要的作用[11]。

張偉等[12]在百草枯中毒大鼠的實驗研究中發(fā)現(xiàn)，染毒組大鼠IL-17 表達(dá)明顯升高；焦路陽[13]的研究發(fā)現(xiàn)，百草枯致大鼠急性腎損傷時，IL-6、TNF-α 等細(xì)胞因子也發(fā)生變化，IL-6 的表達(dá)水平在6 h 內(nèi)增加一倍，72 h 達(dá)到高峰，且IL-6 可作為腎損傷嚴(yán)重程度的評估指標(biāo)。CHOI[5]的研究也發(fā)現(xiàn)，暴露于敵草快下的細(xì)胞中IL-6、TNF-α 的表達(dá)也相應(yīng)提高。以上結(jié)果提示，聯(lián)吡啶類除草劑中毒后腎損傷與IL-17 有關(guān)。

2 腎損傷與NF-κB 信號通路

NF-κB 被稱為氧化應(yīng)激敏感型轉(zhuǎn)錄因子，細(xì)胞未受到刺激時，細(xì)胞內(nèi)的NF-κB 僅以無活性的形式留于胞漿，不具有調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的能力；其活化依賴于抑制蛋白IκB 的泛素化。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時，蛋白激酶IκK（IκB kinase）被激活，激活后可分別使IκBα 和IκBβ 的特異性位點絲氨酸磷酸化，觸發(fā)IκB 的泛素化和降解，隨即NF-κB 被激活[14]。NF-κB 作為重要的轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物，通過激活細(xì)胞因子級聯(lián)反應(yīng)及其促炎介質(zhì)對炎癥反應(yīng)起到調(diào)節(jié)作用。

CHOI[5]的研究發(fā)現(xiàn)暴露于敵草快的細(xì)胞中NF-κB 通路的活性升高，敵草快可降低NF-κB 抑制蛋白IκB 的水平，正常大鼠的腎組織中NF-κB 活性很低，而急性敵草快中毒大鼠腎組織中NF-κB 活性明顯增加。文獻(xiàn)報道[6，12]染毒大鼠的腎臟損傷主要表現(xiàn)在皮質(zhì)部近曲小管最常受累的，表現(xiàn)有不同程度的充血、水腫及壞死。文獻(xiàn)研究表明[15]，敵草快中毒后顯著上調(diào)腎組織中的Toll 樣受體3（Toll-like receptor 3, TLR3）表達(dá)，TLR3 通過激活NF-κB 加劇腎組織炎癥和細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)敵草快誘導(dǎo)的急性腎損傷，結(jié)果提示，NF-κB 參與聯(lián)吡啶類除草劑中毒所致的腎損傷過程。

3 IL-17 與NF-κB 信號通路

IL-17 通過促進(jìn)NF-κB 亞基p65、p50 和c-Rel的核易位直接激活NF-κB 的經(jīng)典途徑，當(dāng)表達(dá)IL-17 的細(xì)胞受到外界刺激時，IL-17 與相應(yīng)受體結(jié)合，向細(xì)胞內(nèi)傳遞信號，隨后Act1 被招募到受體上，TRAF6 亦會通過Act1 被招募到受體復(fù)合物上，Act1在這里起到E3 泛素連接酶的作用，使TRAF6 泛素化；泛素化的TRAF6 能與TAB1/TAB2 復(fù)合體中TAB2 的鋅指結(jié)構(gòu)直接相互作用，這種相互作用使TAB1/TAB2復(fù)合體發(fā)生共聚化，從而磷酸化TAK1，使TAKI 活化；活化的TAKI 能夠磷酸化IκKβ，從而活化IκK 復(fù)合體，最終激活NF-κB[16]。

有研究證實IL-17 刺激細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α 和IL-6，對NF-κB 信號通路的激活反應(yīng)具有正反饋作用[17]。TNF-α 和IL-6 通過下調(diào)TLR2 介導(dǎo)的ERK1/2 磷酸化使NF-kB 激活[18]。

NF-κB 還在調(diào)節(jié)T 細(xì)胞自身免疫和炎癥功能方面發(fā)揮至關(guān)重要的作用。NF-κB 的激活有兩條途徑，即經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑。經(jīng)典的NF-κB 通路是CD4+T 細(xì)胞分化產(chǎn)生Th17 細(xì)胞所必需的[19]。雖然非經(jīng)典NF-κB 信號通路對CD4+T 細(xì)胞的分化不是必備條件，但對Th17 細(xì)胞發(fā)揮炎癥功能及相應(yīng)病理效應(yīng)起著至關(guān)重要的作用[20]。Th17 細(xì)胞遷移到炎癥微環(huán)境后通過表達(dá)IL-17、GM-CSF 等細(xì)胞因子而獲得病理效應(yīng)[21]。研究表明[22]，IκB 抑制劑對小鼠產(chǎn)生Th17 細(xì)胞的影響相當(dāng)明顯，IκB 在Th17 細(xì)胞中低度表達(dá)，在有IκB 抑制劑的情況下，IL-17 的表達(dá)明顯上升。也有研究者發(fā)現(xiàn)[23]，哺乳動物不育系20 相關(guān)激酶3（MST3）作為支架蛋白促進(jìn)TAK1 與IκK 復(fù)合物的結(jié)合，進(jìn)而活化NF-κB，從而在IL-17 信號通路中起到正向調(diào)控的作用。

研究發(fā)現(xiàn)[24]，IL-17 通過激活NF-κB 參與椎間盤退變的發(fā)生、發(fā)展過程。在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的研究中發(fā)現(xiàn)[25]，IL-17 刺激免疫細(xì)胞和滑膜成纖維細(xì)胞后可使NF-κB 信號通路激活，在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的增殖和惡化中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，IL-17 通過ERK 1/2 和NF-κB 通路導(dǎo)致肺部損傷，此研究是通過應(yīng)用IL-17 拮抗劑觀察肺部炎癥得到減輕而證實的[26]。

4 NF-kB 信號通路及IL-17 抑制劑在相關(guān)疾病中的治療進(jìn)展

研究發(fā)現(xiàn)，使用NF-κB 抑制劑可以抑制IL-17誘導(dǎo)的椎間盤退化[24]；白藜蘆醇苷抗關(guān)節(jié)炎的作用機(jī)制與抑制IL-17、下調(diào)NF-κB 的表達(dá)及清除ROS 相關(guān)[25]；可通過應(yīng)用IL-17 拮抗劑抑制NF-κB 通路從而減輕脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷[26]。

5 敵草快中毒的治療

敵草快中毒的治療一直致力于減少毒物的吸收或加快其消除，包括催吐、導(dǎo)瀉、洗胃、血液透析和血液灌流等，但病死率仍高。隨著研究深入，中毒患者死亡大多發(fā)生在早期多器官衰竭時急性腎損傷的少尿期[29]，因此越來越多的學(xué)者試圖通過減輕早期腎損傷，增加中毒患者生存率。

通過對比常規(guī)治療和血必凈加常規(guī)治療的回顧性研究，血必凈能顯著降低敵草快中毒產(chǎn)生的ROS，也能降低IL-17 下游的IL-6、TNF-α 表達(dá)，增加IκB的表達(dá)，使NF-κB的表達(dá)下降[28]。張偉等[12]發(fā)現(xiàn)，甘草酸二銨能明顯降低百草枯中毒大鼠后血清及腎組織中IL-6、IL-17 含量，改善腎功能；HU 等[23]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸二銨減輕百草枯中毒急性腎損傷的機(jī)制與調(diào)控NF-κB 信號通路有關(guān)。CHOI[5]發(fā)現(xiàn)應(yīng)用NF-κB 抑制劑能有效阻斷敵草快中毒所致的神經(jīng)退行性疾病。KUMRUNGSEE[11]運(yùn)用IL-6 抑制劑減輕小鼠的腎纖維化、腎小管萎縮和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的生成，潛在提示如有效抑制IL-17 和NF-κB 信號通路的表達(dá)，可能減輕敵草快中毒腎臟損傷、改善患者的預(yù)后。

尋找敵草快中毒后造成臟器損傷的機(jī)制非常重要，同時力爭減輕靶器官的損傷也是一項高價值的研究。既往對敵草快中毒的研究集中在肺臟，對腎臟的研究較少，但對既往病例的總結(jié)發(fā)現(xiàn)，敵草快中毒后腎臟的損傷也是患者致死的重要原因，而腎臟對維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)非常重要，因此，積極探索中毒后致腎臟損傷的機(jī)制可能為提高中毒患者生存率的一個途徑。本文總結(jié)了目前部分?jǐn)巢菘熘卸局履I損傷的重要中介因子，希望為探索敵草快中毒后腎損傷的機(jī)制研究提供思路。