TNF-α、IL-6 在急性梗阻性化膿性膽管炎發(fā)病機制中的研究進(jìn)展

潘錦泉，李濱

（桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，廣西 桂林 541000）

0 引言

急性梗阻性化膿性膽管炎（AOSC）[1]是一種嚴(yán)重疾病，在膽道阻塞的基礎(chǔ)上發(fā)生嚴(yán)重感染，會引起膿毒性休克和全身性多器官功能衰竭，死亡率為10-40%[2]。其病因和發(fā)病機理尚未完全了解，尤其是細(xì)胞因子，如TNF-α 和IL-6，在其發(fā)病機理中起著極其重要的作用。細(xì)胞因子可被分為白細(xì)胞介素、干擾素、腫瘤壞死因子超家族、集落刺激因子、趨化因子、生長因子等。眾多細(xì)胞因子在體內(nèi)通過旁分泌、自分泌或內(nèi)分泌等方式發(fā)揮作用，具有多效性、重疊性、拮抗性、協(xié)同性等多種生理特性，形成了十分復(fù)雜的細(xì)胞因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，參與人體多種重要的生理功能。細(xì)胞因子的產(chǎn)生和相互作用對人體防御疾病和維持生理平衡具有重要意義。TNF-α、IL-6 是重要的促炎因子和免疫調(diào)節(jié)因子，其在AOSC 發(fā)病機理中的作用綜述如下。

1 TNF-α 與急性梗阻性化膿性膽管炎

1.1 TNF-α 的概述

TNF-α 是一種有效的細(xì)胞因子，可作為炎癥介質(zhì)，由多種類型的細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞，T 和B 細(xì)胞，成纖維細(xì)胞和單核細(xì)胞）分泌。TNF-α 最初在1970 年代被鑒定為內(nèi)毒素誘導(dǎo)的血清因子[3]。之后，TNF-α 基因被克隆到細(xì)胞系中，純化后對蛋白進(jìn)行表征。然后，已表征的蛋白質(zhì)可商購獲得[4]。有人指出，TNF-α 是炎癥和凋亡的重要介體[5]。根據(jù)細(xì)胞類型，TNF-α 與TNF-受體1（TNFR1）或TNFR2 相互作用。可以刺激不同的細(xì)胞過程，例如壞死、凋亡、免疫細(xì)胞活化和分化、血管生成和細(xì)胞遷移[6]。

TNFα 不僅可以引起體內(nèi)腫瘤組織的出血性壞死，并在體外直接殺死腫瘤細(xì)胞，還具有許多其他生物學(xué)活性，它可以誘導(dǎo)嗜中性白細(xì)胞聚集，促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的增殖、成熟和活化，增強中性粒細(xì)胞對血管內(nèi)皮的粘附性，促進(jìn)嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞向炎癥部位遷移及脫顆粒，誘導(dǎo)IL-2 及IL-6 等細(xì)胞因子產(chǎn)生，導(dǎo)致級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致組織損傷[7]。在TNF-α 的刺激下，細(xì)胞碎片、細(xì)胞產(chǎn)物、補體片段等可被巨噬細(xì)胞吞噬，此時組織細(xì)胞可發(fā)生壞死、蛋白質(zhì)破壞、水腫，從而導(dǎo)致肝和膽管組織細(xì)胞的損害。TNF-α 除了具有抗病毒、激活T 細(xì)胞、促進(jìn)細(xì)胞因子分泌的功能外，還可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)和調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞抗原提呈的功能，在宿主防御反應(yīng)中起重要作用[8]。

1.2 TNF-α 在急性梗阻性化膿性膽管炎發(fā)病機制中的作用

AOSC 是一種嚴(yán)重的膽道疾病，最常見的病因是膽道阻塞和細(xì)菌感染，易合并敗血癥、內(nèi)毒素血癥、DIC 和多器官衰竭，是一種常見的臨床危重病，起病快、進(jìn)展快、死亡率高[9]。近年來，TNF-α、IL-6 等炎癥介質(zhì)在AOSC 發(fā)病機理中的作用越來越受到關(guān)注，其在細(xì)胞間相互作用、免疫調(diào)節(jié)和炎性過程中起著重要作用；AOSC 的致病菌以革蘭氏陰性細(xì)菌為主，膽管中的細(xì)菌可由腸道菌群逆行侵入或通過血液途徑進(jìn)入；革蘭氏陰性細(xì)菌外壁的內(nèi)毒素即脂多糖（LPS）是一種強烈的刺激劑，可誘導(dǎo)TNF-α 和IL-6 的釋放，從而誘發(fā)機體炎癥反應(yīng)；在膿毒血癥中，血液和膽汁中TNF-α 和IL-6 的濃度會增加[10]。

在AOSC 并發(fā)的膿毒血癥的病理發(fā)展過程中，TNF-α 是炎癥反應(yīng)中最早出現(xiàn)的細(xì)胞因子，并可引發(fā)炎癥介質(zhì)級聯(lián)反應(yīng)，也是許多炎癥反應(yīng)的中樞介質(zhì)[11]；TNF-α 可刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生超氧化物、彈力蛋白酶、血小板活化因子（PAF）、PLA2 等參與全身炎癥反應(yīng)；TNF-α 能活化內(nèi)皮細(xì)胞釋放PAF，促進(jìn)血小板、淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞生成白三烯和氧自由基、誘導(dǎo)一氧化氮合酶異構(gòu)體，從而產(chǎn)生大量NO，引起組織細(xì)胞損傷。TNF-α 能夠激活凝血系統(tǒng)和補體系統(tǒng)，抑制纖溶反應(yīng)，促發(fā)DIC。TNF-α 可參與創(chuàng)傷后的高代謝，引發(fā)發(fā)熱、蛋白質(zhì)消耗、機體氧耗量增加等。同時，TNF-α 即可對機體起到免疫保護(hù)作用，又能引起機體的免疫病理損傷，在正常情況下TNF-α 具有調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、促進(jìn)組織修復(fù)、抗感染、抗腫瘤的作用，如果大量的TNF-α 產(chǎn)生并釋放出來，可能會破壞人體的免疫平衡，與其他炎癥因子共同作用造成機體多種病理損傷?？傊?，AOSC 患者體內(nèi)大量炎性細(xì)胞被激活，各種炎性介質(zhì)被產(chǎn)生和釋放，從而啟動瀑布炎性反應(yīng)，引起全身性炎性反應(yīng)綜合征（SIRS），導(dǎo)致機體代謝紊亂，微循環(huán)障礙、組織血流灌注不足等，最終造成多器官功能不全綜合征(MODS)甚至死亡。

研究表明，TNF-α 在急性梗阻性化膿性膽管炎的膽汁和血液中有一定程度的升高，并作為炎癥介質(zhì)對肝臟和膽管組織造成病理性損害。在Singh A 等研究中發(fā)現(xiàn)，隨著血漿內(nèi)毒素的增加，6h AOSC 組的漿細(xì)胞因子，TNF-α 和IL-6 水平顯著增加，這些發(fā)現(xiàn)逐漸增加了AOSC 肝組織的炎癥反應(yīng)，并與血漿內(nèi)毒素呈正相關(guān)[12]；這也證明了TNF-α 和IL-6 與內(nèi)毒素介導(dǎo)炎癥和肝損傷有關(guān)[13]。作為主要的炎性細(xì)胞因子，TNF-α 以多種方式促進(jìn)肝損傷。TNF-α 還可以通過激活內(nèi)皮細(xì)胞釋放可能損害附近細(xì)胞的有毒產(chǎn)物（即活性氧和蛋白酶）來引發(fā)嗜中性粒細(xì)胞的積累，從而導(dǎo)致肝損傷[14]；敗血癥和內(nèi)毒素介導(dǎo)的肝損傷往往是死亡的直接原因，所以肝臟功能恢復(fù)的程度將決定AOSC 患者的預(yù)后[15]。在AOSC 導(dǎo)致的敗血癥過程中，TNF-α 等細(xì)胞因子可刺激免疫和內(nèi)皮細(xì)胞激活炎癥級聯(lián)反應(yīng)會導(dǎo)致活性氧（ROS）的產(chǎn)生增加，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激[16]；ROS 產(chǎn)生過多會導(dǎo)致脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、碳水化合物和核酸受損，如肝臟、肺部、心臟和腎臟等重要臟器會不同程度受損，此可能導(dǎo)致敗血癥的加重和進(jìn)展，并且最終導(dǎo)致器官功能障礙[17,18]。Popescu NI 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，由單核細(xì)胞分泌的促炎細(xì)胞因子（如TNF-α 和IL-1β 等）可能通過自分泌和旁分泌的方式增強與內(nèi)毒素血癥和敗血癥相關(guān)的凝血病，從而促發(fā)DIC；且革蘭氏陰性和革蘭氏陽性人類敗血癥患者以及實驗性敗血癥模型中的促凝血細(xì)胞因子均升高；這足以解釋AOSC 并發(fā)DIC 時，TNF-α 等促炎細(xì)胞因子參與了機體促凝機制的形成。因此，在未來的臨床以及科研方面，我們可以對TNF-α 介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在AOSC 病理生理過程的機制作進(jìn)一步的研究，這不僅有利于我們對TNF-α 等細(xì)胞因子在AOSC 發(fā)病過程中的作用有更進(jìn)一步的認(rèn)識，而且對我們后續(xù)研制相關(guān)細(xì)胞因子抑制劑具有重要意義。

2 IL-6 與急性梗阻性化膿性膽管炎

2.1 IL-6 的概述

早在1980 年，人們發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞經(jīng)Poly-C 刺激后能產(chǎn)生一種抑制病毒復(fù)制的細(xì)胞因子，當(dāng)時稱之為β2 干擾素（IFN-β2）。在往后的研究中未能證實此類因子的直接抗病毒作用，但具有其他多種生物功能，并根據(jù)實驗系統(tǒng)和功能的不同，分別命名為雜交瘤/漿細(xì)胞瘤生長因子、B 細(xì)胞刺激因子-2、肝細(xì)胞刺激因子、溶細(xì)胞性T 細(xì)胞分化因子和B 細(xì)胞分化因子等。直到1986 年，Hirano 等[20]人克隆并報道了白細(xì)胞介素6（IL-6）的人類基因,該基因被映射到7p15-p21 染色體，由副外顯子和四個內(nèi)含子組成；此后被正式命名為白細(xì)胞介素-6（IL-6）。IL-6 是一種多功能的單鏈糖蛋白細(xì)胞因子，可由單核巨噬細(xì)胞、Th2 細(xì)胞、肝細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等產(chǎn)生，IL-6 通過構(gòu)建IL-6、跨膜IL-6 受體（mIL-6R）或可溶形式的IL-6R（sIL-6R）和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)亞基分子gp130的復(fù)合體來介導(dǎo)其信號傳導(dǎo)；因此，IL-6 可能會出現(xiàn)三種信號傳導(dǎo)模式，其中IL-6 與mIL-6R（經(jīng)典信號）、sIL-6R（反信號）結(jié)合或通過IL-6R 與附近定位細(xì)胞上的gp130 連接[21]。可溶性的IL-6 受體在健康人血清中分布廣泛，這使得IL-6具有廣泛生物學(xué)功能。

IL-6 是炎癥反應(yīng)的重要因素，對血管免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)具有重要作用，能誘導(dǎo)血管炎癥部位的纖維蛋白原，增殖纖維母細(xì)胞，激活凝血因子。IL-6 是由多種細(xì)胞產(chǎn)生的經(jīng)典促炎細(xì)胞因子，例如T 淋巴細(xì)胞、B 淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞、系膜細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞[22]。其可調(diào)節(jié)各種生理過程，包括急性期反應(yīng)、炎癥、免疫反應(yīng)、宿主防御機制、造血作用和細(xì)胞生長[23]；誘導(dǎo)產(chǎn)生大量陽性急性期蛋白，例如血清淀粉樣蛋白A、C 反應(yīng)蛋白，導(dǎo)致強烈的熱原活性[23]。IL-6 通過促進(jìn)中性粒細(xì)胞向炎癥部位的轉(zhuǎn)運而參與炎癥的發(fā)生和維持[24]，導(dǎo)致產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì)，例如細(xì)胞因子、前列腺素、活性氧和蛋白酶[25]；它還調(diào)節(jié)T 淋巴細(xì)胞的激活和分化[26]。此外，IL-6 通過促進(jìn)B 淋巴細(xì)胞成熟來刺激免疫球蛋白的合成和分泌，包括IgM、IgG 和Ig A[23,27]。在造血過程中，IL-6 和IL-3 共同誘導(dǎo)胚細(xì)胞集落的形成，而且還支持巨噬細(xì)胞和巨核細(xì)胞的分化[28]。IL-6 被稱為正向生長調(diào)節(jié)劑，與IL-1、IL-3、粒細(xì)胞集落刺激因子、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子一起，刺激骨髓細(xì)胞的增殖和分化，誘導(dǎo)造血干細(xì)胞從G0 期進(jìn)入G1 期，引起巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞和粒細(xì)胞的增殖[29]；誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）的產(chǎn)生，并參與新血管生成[30]。

2.2 IL-6 在急性梗阻性化膿性膽管炎發(fā)病機制中的作用

IL-6 是一種急性炎癥反應(yīng)過程中產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)，在機體損傷和修復(fù)過程中起著重要的作用，參與多種疾病的病理生理過程，且其水平與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[31]。IL-6 可通過增強中性粒細(xì)胞釋放彈力蛋白酶的能力來增強其細(xì)胞毒性作用[32]；通常情況下，外周血清中IL-6 濃度很低，若細(xì)菌、病毒感染時體內(nèi)IL-6 表達(dá)急劇增加，故IL-6 可作為炎癥反應(yīng)的早期指標(biāo)。IL-6 可通過自分泌或旁分泌的方式參與AOSC 的發(fā)病過程。一方面，IL-6 可通過轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)誘導(dǎo)抗凋亡基因bcl-2 和bcl-xl 表達(dá)增加，抑制中性粒細(xì)胞凋亡，引起局部中性粒細(xì)胞異常聚集，在活化時釋放超氧陰離子( O-2 )增多，使得中性粒細(xì)胞毒性增強，加劇炎癥反應(yīng)，可造成AOSC 的發(fā)生、發(fā)展和持續(xù)[33]。另一方面，IL-6 通過STAT3 途徑核因子(NF)kB 信號轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)而誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)間黏附分子1（ICAM-1）增多，從而進(jìn)一步介導(dǎo)中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附，使得內(nèi)皮細(xì)胞通透性增高，進(jìn)一步促進(jìn)炎性細(xì)胞的浸潤，加重炎癥性組織器官損傷。另外，IL-6促進(jìn)巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的分泌和增殖，并且過度表達(dá)通?？烧T導(dǎo)或加劇AOSC。

眾所周知，AOSC 是一種嚴(yán)重的膽道疾病，與嚴(yán)重的并發(fā)癥（如膿毒血癥、DIC 和多器官功能障礙）密切相關(guān)，細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)起著重要作用。其中，在AOSC 引發(fā)的膿毒血癥中，機體血清中的IL-6 水平會急劇升高，并且其可作為膿毒血癥的診斷和預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物[34]。Gong 等[35]發(fā)現(xiàn)膿毒癥患者外周血中IL-6 mRNA 和蛋白水平顯著高于非膿毒血癥的患者，故可測定AOSC 誘發(fā)的膿毒血癥患者外周血中IL-6 mRNA 和蛋白水平，可為該病的臨床診斷和治療提供依據(jù)。Fang 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在對照組、輕度膿毒癥組、重度膿毒癥組、感染性休克組中患者血清IL-6 水平依次升高，且病變越嚴(yán)重，其濃度越高。有研究表明，彌散性血管內(nèi)凝血(DIC)患者血漿IL-6 水平高于無DIC 患者，尤其是合并膿毒血癥的患者血漿IL-6 水平最高；在DIC 患者中血漿IL-6 的升高可能導(dǎo)致高凝和低纖溶狀態(tài)，同時激活免疫系統(tǒng)，共同參與了DIC 的進(jìn)展和器官衰竭的病理過程[37]。一項薈萃分析顯示[38]，IL-6 在成人膿毒血癥方面具有中等的診斷性能，其診斷價值與PCT 相似，但高于CRP，故IL-6、PCT 和CRP 聯(lián)合檢測有助于早期診斷膿毒血癥，使得我們可以在AOSC 出現(xiàn)膿毒血癥早期得以診斷，并盡早治療，防止AOSC 進(jìn)展，從而患者降低病死率。以上研究證實，IL-6 在AOSC 的病理生理中起著極其重要的作用，并與AOSC 病變的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

3 小結(jié)

TNF-α 和IL-6 在AOSC 的發(fā)病機制中起著非常重要的作用。隨著對炎癥性疾病發(fā)病過程中TNF-α 和IL-6 的免疫反應(yīng)機構(gòu)的進(jìn)一步了解，開發(fā)了TNF-α 和IL-6 的單克隆抗體等拮抗劑和抗體，成功應(yīng)用于風(fēng)濕免疫疾病、炎癥性腸疾病等炎癥性疾病，并取得了一定的治療效果[39-40]。我們知道，AOSC 的治療主要是及時膽管引流和抗感染，由于TNF-α和IL-6 等炎癥因子在其發(fā)病過程中起著重要的作用，故在AOSC 治療過程應(yīng)重視對血清及膽汁中炎癥因子的清理，阻止AOSC 炎癥反應(yīng)的進(jìn)一步擴展。然而，在AOSC 治療方面應(yīng)用仍較少，且關(guān)于TNF-α 和IL-6 在AOSC 發(fā)病過程中的病理生理機制研究仍不足，以及其生物制劑能否用于AOSC的治療和療效如何?仍需進(jìn)一步探討。在往后的學(xué)術(shù)研究里，我們可以對TNF-α 和IL-6 反應(yīng)的表觀遺傳機制作深入的研究，即TNF-α 和IL-6 對非編碼RNA 表達(dá)的影響，包括微RNA 和長非編碼RNA；這可以操縱和改變TNF-α 和IL-6的致病特征，有利于維持機體穩(wěn)態(tài)。另外，我們可以利用基礎(chǔ)科學(xué)和新型高通量測序的強大功能技術(shù)和全基因組方法來研究TNF-α 和IL-6 阻斷前后的療法以識別和預(yù)測與之相關(guān)的臨床反應(yīng)和機制的標(biāo)志物對TNF-α 和IL-6 阻斷的抵抗力。此類轉(zhuǎn)化研究還為發(fā)現(xiàn)可以針對TNF-α 和IL-6 抑制劑治療產(chǎn)生抗藥性的患者靶向的其他致病途徑提供了希望。期待今后有更多TNF-α 和IL-6 及其信號通路的抑制劑應(yīng)用于AOSC 的治療上，對提高AOSC 治愈率、降低其病死率具有深遠(yuǎn)意義。