過氧化物酶體增殖物激活受體γ調(diào)控機(jī)體炎癥信號(hào)通路的研究進(jìn)展

李保鋒，黎力之，謝 芳，郭冬生，張海波，黃 曉，廖曉鵬*，關(guān)瑋琨*

（1.宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西省高等學(xué)校硒農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，宜春學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，宜春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西宜春 336000；2.青島市畜牧獸醫(yī)研究所，山東青島 266000）

過氧化物酶體增殖物激活受體（Peroxisome Proliferators-activated Receptor，PPAR）屬 于PPAR家族中一員，具有保護(hù)細(xì)胞免受氧化損傷、調(diào)控糖脂代謝和維持機(jī)體炎癥平衡等作用。有研究表明，敲除基因小鼠后白細(xì)胞介素（Interleukin，IL）-1、IL-6、腫瘤壞死因子-（Tumor Necrosis Factor-，TNF-）等細(xì)胞因子含量顯著提高，組織炎癥更加劇烈，而在基因存在的情況下組織炎癥反應(yīng)相對(duì)輕微，細(xì)胞因子含量相對(duì)減少。核因子-B（Nuclear Factor-kappa B，NF-B）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal Kinase，JNK）與AMP依賴蛋白激酶（AMPactivated Protein Kinase，AMPK）是炎癥通路中關(guān)鍵參與者，PPAR對(duì)三者均有調(diào)節(jié)作用。PPAR介入NF-B上游激活物抑制IK磷酸化、活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）生成和下調(diào)下游炎性基因環(huán)氧合酶（Cyclooxygenase，）、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，）和脂氧合酶（Lipoxygenase，）表達(dá)，抑制NF-B激活與釋放，降低炎性物質(zhì)產(chǎn)生，緩解動(dòng)物機(jī)體炎癥。PPAR還可調(diào)控JNK上游激活物MKK4/7和降低IL-1、IL-6、TNF-濃度，抑制JNK活性和減弱JNK下游炎癥因子含量，緩解由過量JNK引起的炎癥反應(yīng)。此外，PPAR與AMPK具有雙向交叉調(diào)控作用，PPAR通過抑制AMPK上游激活物鈣調(diào)素依賴蛋白激酶（Ca/Calmodulin-dependent Protein Kinase Kinase，CaMKK）與降低AMP/ATP比率，減弱AMPK通路的抗炎作用，而AMPK可通過沉默信息調(diào)節(jié)因子-1（Silent information Regulator 1，SIRT1）抑制PPAR活性，減弱PPAR抗炎作用，以此保證動(dòng)物體炎癥反應(yīng)正常應(yīng)答。本文重點(diǎn)就PPAR介導(dǎo)動(dòng)物機(jī)體炎癥相關(guān)通路的調(diào)節(jié)作用進(jìn)行綜述，以期在緩解動(dòng)物炎癥方面的研究和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 PPARγ概述

1.1 PPAR來源和結(jié)構(gòu) PPAR受體隸屬于配體依賴核激素受體超家族成員，根據(jù)不同氨基酸組成分為PPAR、PPAR/、PPAR3種亞型。PPAR主要分布于肝臟、心臟、骨骼肌和棕色脂肪組織中；PPAR/分布于心臟、腎臟、胃、睪丸、卵巢、子宮、骨組織、脂肪組織和腦組織中；PPAR在淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、樹突細(xì)胞、肺內(nèi)上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞及呼吸道平滑肌細(xì)胞中均有分布。PPAR基因根據(jù)轉(zhuǎn)錄后RNA5′端不同分為1、2、33種亞型，其中1、3 mRNA翻譯生成相同蛋白質(zhì)PPAR1，2 mRNA翻譯生成PPAR2。PPAR蛋白共6種結(jié)構(gòu)域（A、B、C、D、E、F），其中對(duì)A、B、C、D、E結(jié)構(gòu)域研究較多。N端A／B區(qū)是配體依賴轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域，又稱AF-l區(qū)，研究發(fā)現(xiàn)，絲裂原激活蛋白激酶（Mitogen Activatedprotein Kinases，MAPK）可磷酸化AF-l區(qū)中的ser273殘基，從而抑制PPAR活性，降低PPAR結(jié)合靶基因能力，產(chǎn)生反式激活作用。C區(qū)又稱DNA結(jié)合區(qū)，含2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)，和維甲酸X受體結(jié)合形成異源二聚體引發(fā)構(gòu)象改變后，可與過氧化物酶體增殖物反應(yīng)元件再結(jié)合，激活PPAR轉(zhuǎn)錄。D區(qū)又稱鉸鏈區(qū)，將DNA結(jié)合區(qū)與配體結(jié)合區(qū)相連，并通過轉(zhuǎn)錄輔助因子調(diào)節(jié)PPAR轉(zhuǎn)錄。E區(qū)是配體結(jié)合區(qū)，也稱AF-2區(qū)，該結(jié)構(gòu)域在PPAR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中與配體結(jié)合，激活受體二聚體，誘導(dǎo)DNA轉(zhuǎn)錄。

1.2 PPAR生物學(xué)功能 PPAR不僅具有調(diào)控脂代謝及抗氧化作用，還對(duì)抑制機(jī)體炎癥發(fā)生發(fā)展有重要作用。在脂代謝過程中，PPAR激活脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，提高轉(zhuǎn)運(yùn)酶活性及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白含量，促進(jìn)細(xì)胞對(duì)脂肪酸攝取利用，加速脂肪酸代謝向葡萄糖利用轉(zhuǎn)變，調(diào)節(jié)脂代謝。PPAR還可調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化，一方面，PPAR通過調(diào)節(jié)TNF-、干擾素-、IL-1、IL-2和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子，抑制脂肪細(xì)胞分化；另一方面，PPAR促進(jìn)骨髓間充質(zhì)細(xì)胞分化形成脂肪細(xì)胞，促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化。PPAR還通過降低血壓，上調(diào)壓力反射傳入途徑中內(nèi)源性抗氧化應(yīng)激靶點(diǎn)線粒體解偶聯(lián)蛋白2（Uncoupling Protein 2，UCP2）表達(dá)，抑制ROS生成，導(dǎo)致體內(nèi)HO含量下降，緩解機(jī)體氧化應(yīng)激。在大鼠細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中，PPAR過表達(dá)時(shí)，胞內(nèi)NADPH氧化酶表達(dá)顯著下調(diào)，細(xì)胞氧化減弱。在調(diào)控炎癥方面，PPAR可抑制炎癥通路，下調(diào)炎癥因子表達(dá)。PPAR可減弱因NF-B與JNK途徑誘導(dǎo)的炎癥，大鼠經(jīng)PPAR激動(dòng)劑處理可降低由促炎通路而的引發(fā)組織損傷的幾率。在小鼠腦損傷中，嚴(yán)重創(chuàng)傷性腦損傷患者外周血單核細(xì)胞PPAR表達(dá)明顯高于對(duì)照組，且腦損傷程度下降，基因敲除組小鼠體內(nèi)炎性介質(zhì)細(xì)胞間黏附分子-1、NF-B、iNOS、COX、TNF-、IL-6含量和腦損傷炎癥程度隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸加深?；既橄傺咨窖蚪?jīng)PPAR激動(dòng)劑2，4-噻唑烷二酮處理后，血液中IL-8、中性粒細(xì)胞等炎性指標(biāo)顯著下降，山羊乳內(nèi)感染情況明顯好轉(zhuǎn)。

2 PPARγ調(diào)控炎癥信號(hào)通路的機(jī)制

在機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng)時(shí)，PPAR通過抑制NF-B與JNK2條促炎通路下調(diào)炎癥因子表達(dá)，減弱機(jī)體炎癥反應(yīng)。而在炎癥反應(yīng)后期，機(jī)體通過PPAR與AMPK的互相抑制作用調(diào)節(jié)炎癥，減弱抗炎因子表達(dá)，維持機(jī)體炎癥平衡。

2.1 PPAR介導(dǎo)NF-B通路調(diào)控炎癥 NF-B作為炎癥反應(yīng)重要調(diào)控通路，其能被促炎因子、氧化應(yīng)激和紫外線輻射等激活。在NF-B上游通路中，IBkinase（IK）與NF-B合成、釋放密切相關(guān)，IK復(fù)合物經(jīng)磷酸化后降解釋放NF-B。一方面，PPAR降低NF-B上游激活物IK和ROS含量，下調(diào)NF-B通路活性。Ying等分別用PPAR激活劑、抑制劑處理大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PPAR過表達(dá)時(shí)，機(jī)體內(nèi)IK/水平下降，NF-B含量明顯降低，當(dāng)PPAR表達(dá)減少時(shí)，IK/與NF-B含量顯著增加。PPAR還可通過影響ROS含量，調(diào)控NF-B合成與釋放。PPAR通過激活抗氧化應(yīng)激靶點(diǎn)UCP2，抑制ROS生成，使對(duì)氧化敏感的NF-B活性下降，增強(qiáng)機(jī)體免疫機(jī)能。此外，PPAR可與NF-B亞單位RelA結(jié)合成二聚體，有效抑制NF-B核轉(zhuǎn)位，降低NF-B活性，緩解動(dòng)物炎癥。由此可見，在NF-B上游通路中，PPAR通過抑制IK磷酸化與ROS表達(dá)，降低NF-B合成與釋放，發(fā)揮抗炎作用，緩解機(jī)體損傷，維護(hù)動(dòng)物體正常生理機(jī)能。另一方面，PPAR通過下調(diào)NF-B下游促炎介質(zhì)表達(dá)，抑制機(jī)體炎癥發(fā)生發(fā)展。COX、LOX和iNOS作為NF-B下游信號(hào)通路中的關(guān)鍵炎性調(diào)控因子，其高度表達(dá)可導(dǎo)致動(dòng)物免疫失調(diào)、加劇炎癥反應(yīng)及組織損傷等。在NF-B下游通路中，PPAR通過抑制和基因表達(dá)減弱炎癥反應(yīng)，緩解動(dòng)物體組織損傷。研究發(fā)現(xiàn)，PPAR被激活后，胞內(nèi)PPAR蛋白水平顯著上升，基因表達(dá)下調(diào)，當(dāng)受到PPAR拮抗劑作用后，PPAR蛋白水平明顯降低，基因表達(dá)恢復(fù)正常水平。劉華等分別以5、10 μmol/L PPAR激動(dòng)劑處理腎小球系膜細(xì)胞，PPAR蛋白含量顯著提高，較對(duì)照組相比基因表達(dá)分別下調(diào)66.54%，35.23%，LOX-1蛋白質(zhì)下調(diào)82.39%、63.17%。研究表明，在沒有PPAR信號(hào)傳導(dǎo)情況下，編碼的基因表達(dá)增加，當(dāng)PPAR配體存在時(shí)，誘導(dǎo)的基因表達(dá)受阻以及一氧化氮（NO）產(chǎn)生減少。由此可見，PPAR通過阻礙NF-B下游通路，抑制NF-B促炎作用。綜上所述，PPAR可與NF-B亞單位RelA結(jié)合成二聚體，直接影響NF-B對(duì)炎癥作用。同時(shí)，在NF-B上游通路中，PPAR通過抑制IK磷酸化與ROS表達(dá)，降低NF-B合成與釋放；在NF-B下游通路中，PPAR下調(diào)炎癥脂質(zhì)介質(zhì)基因表達(dá)，減弱炎癥反應(yīng)，緩解組織損傷，維持動(dòng)物體正常生理功能。

2.2 PPAR介導(dǎo)JNK通路調(diào)控動(dòng)物炎癥 JNK又稱應(yīng)激活化蛋白激酶，與細(xì)胞損傷和凋亡等多種生物學(xué)反應(yīng)密切相關(guān)。JNK通路激活可上調(diào)炎性因子IL-1、IL-6、TNF-分泌，加劇機(jī)體炎癥反應(yīng)。Xin等在研究JNK1/ 2通路調(diào)控脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）炎癥中發(fā)現(xiàn)，抑制JNK1/ 2通路后，顯著減少LPS誘導(dǎo)的炎癥因子IL-1、IL-6、TNF-含量。研究發(fā)現(xiàn)，髓樣細(xì)胞特異性JNK缺乏癥小鼠，其肝細(xì)胞內(nèi)炎性因子IL-1、IL-6、TNF-和干擾素濃度顯著低于對(duì)照組。JNK屬于MAPK亞型之一，其上游激活物為MKK4和MKK7，而MKK活性又受MAPKKKs影響。一方面，PPAR可下調(diào)MAPKKKs活性，抑制JNK通路。研究發(fā)現(xiàn)，PPAR高度表達(dá)可顯著降低血管內(nèi)皮細(xì)胞中小G蛋白（RAC）濃度，減弱RAC激活MAPKKKs反應(yīng)，使MAPKKKs活性降低。另一方面，PPAR介導(dǎo)JNK下游通路，減少和-等炎性因子表達(dá)，增強(qiáng)動(dòng)物的免疫功能。研究發(fā)現(xiàn)，在基因敲除小鼠中血液中IL-1、IL-6、TNF-等促炎因子含量顯著提高。在小鼠肺組織損傷中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)表達(dá)上調(diào)時(shí)，中性粒細(xì)胞數(shù)量減少，IL-1、TNF-、IL-6濃度和肺損傷評(píng)分下降，緩解動(dòng)物炎癥狀態(tài)。研究表明，在小鼠腸道炎癥中，利用羅格列酮使基因表達(dá)上調(diào)，可顯著降低活化T細(xì)胞核因子活性，減少炎性因子表達(dá)，緩解動(dòng)物炎癥反應(yīng)。總之，在JNK通路調(diào)控炎癥反應(yīng)中，一方面，PPAR通過降低JNK活性抑制機(jī)體炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體免疫功能；另一方面，PPAR通過下調(diào)JNK通路下游炎癥因子和-等表達(dá)，緩解動(dòng)物的炎癥反應(yīng)。

2.3 PPAR介導(dǎo)AMPK通路調(diào)控炎癥 AMPK為機(jī)體能量代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，影響動(dòng)物炎癥反應(yīng)及相關(guān)疾病的發(fā)生，其活化和釋放與CaMKK及AMP/ATP比率密切相關(guān)。在炎癥反應(yīng)中，AMPK通過阻礙NF-B與JNK促炎通路，下調(diào)IL-1、IL-6、TNF-炎癥因子表達(dá)，產(chǎn)生抗炎作用。在機(jī)體炎癥反應(yīng)中，通過PPAR與AMPK雙向交叉調(diào)控，降低兩者產(chǎn)生的抗炎作用，以此維持機(jī)體炎癥反應(yīng)平衡。一方面，PPAR通過抑制AMPK上游激活物ROS與CaMKK活性，從而減弱AMPK途徑抗炎作用。CaMKK作為AMPK上游激活物之一，其受到Ca濃度嚴(yán)格調(diào)控，高濃度Ca可提高CaMKK活性，激活A(yù)MPK。研究發(fā)現(xiàn)，用PPAR激動(dòng)劑吡格列酮20 μmoL/L處理大鼠平滑肌細(xì)胞，PPAR在細(xì)胞中表達(dá)量顯著提高，在Ca顯色反應(yīng)中與對(duì)照組存在顯著差異，PPAR表達(dá)升高，可降低胞內(nèi)Ca水平，抑制CaMKK激活A(yù)MPK途徑，保證機(jī)體炎癥反應(yīng)平衡。此外，PPAR可通過下調(diào)ROS表達(dá)抑制AMPK途徑。在細(xì)胞處于缺氧狀態(tài)下，ROS大量表達(dá)，胞內(nèi)氧化反應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP比率升高，以此激活A(yù)MPK途徑。研究表明，PPAR通過激活抗氧化應(yīng)激靶點(diǎn)UCP2，下調(diào)ROS表達(dá)，降低細(xì)胞內(nèi)HO含量和NADPH氧化酶水平，減弱細(xì)胞內(nèi)氧化反應(yīng)，AMP/ATP比率下降，抑制AMPK產(chǎn)生。另一方面，AMPK通過SIRT1，降低PPAR活性，減弱PPAR通路抗炎作用。研究發(fā)現(xiàn)，AMPK通過上調(diào)煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶增加煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化態(tài)含量，可增強(qiáng)SIRT1活性。SIRT1可與PPAR蛋白結(jié)合，改變PPAR蛋白活性結(jié)構(gòu)，且這種影響是雙向的，當(dāng)添加AMPK激動(dòng)劑后，SIRT1活性增強(qiáng)，PPAR活性下降，添加PPAR激動(dòng)劑后AMPK與SIRT1活性下降，同時(shí)使用AMPK與PPAR激動(dòng)劑時(shí)，其中PPAR、AMPK及SIRT1活性下降，并且PPAR與AMPK通路控制的下游炎癥因子活性上升，機(jī)體抗炎作用減弱。綜上可見，PPAR與AMPK兩者之間調(diào)控是雙向的，一方面，PPAR通過減弱AMPK激活物ROS與CaMKK活性水平，阻礙AMPK途徑；另一方面，AMPK通過增強(qiáng)SIRT1活性，阻礙PPAR作用。PPAR與AMPK起著抑制促炎通路和降低炎癥因子水平作用，兩者雙向交叉調(diào)控的最終結(jié)果是降低機(jī)體抗炎作用，以此恢復(fù)機(jī)體正常炎癥反應(yīng)，保障機(jī)體正常生理機(jī)能。

3 小結(jié)與展望

PPAR具有提高機(jī)體抗氧化能力和平衡炎癥作用。一方面，在NF-B和JNK通路調(diào)控炎癥反應(yīng)中，PPAR通過減少ROS生成和IKK復(fù)合物磷酸化，抑制NF-B激活與釋放；PPAR還可阻止MAPKKKs因子激活JNK上游激活物MKK，阻斷JNK產(chǎn)生進(jìn)程。PPAR通過抑制NF-B和JNK活性，下調(diào)炎癥相關(guān)因子如表達(dá)，增強(qiáng)機(jī)體抗炎作用。另一方面，PPAR與AMPK之間存在雙向交叉調(diào)節(jié)，抑制AMPK對(duì)炎性因子阻遏作用，有效避免了在炎癥表達(dá)后期機(jī)體不能發(fā)揮正常適度的抵抗病原作用，這些環(huán)環(huán)相扣的調(diào)節(jié)機(jī)制使免疫反應(yīng)能適度且正常地發(fā)生。目前，PPAR在動(dòng)物生產(chǎn)中應(yīng)用相對(duì)匱乏，但其在替代抗生素方面的潛力越發(fā)明顯。對(duì)于抵抗禽畜消化道炎癥，PPAR配體可否作為飼料添加劑用以提高禽畜腸道健康；以及利用PPAR配體混合療法，降低炎癥反應(yīng)，解決動(dòng)物生產(chǎn)力下降等問題，還需進(jìn)一步深入探究。