PPARγ及配體在缺血再灌注肺損傷中的作用

侯春萌++++++梁貴友

[摘要] 缺血再灌注損傷（ischemia reperfusion injury，IRI）是一種嚴重的組織或器官缺血后再恢復血液灌注引起的損傷，甚至可導致多器官功能障礙。PPARγ作為核激素受體超家族成員，可通過競爭抑制炎癥信號通路和炎癥介質的生成起到抑制炎癥反應的作用。從而減輕缺血再灌注對肺的損傷，起到保護作用。

[關鍵詞] PPARγ；缺血再灌注損傷

[中圖分類號] R655.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2014）10-0157-04

缺血再灌注后經常引起組織或器官功能沒有恢復，加重組織或器官損傷，甚至發生不可逆的損傷。過氧化物酶增殖體激活受體，可能具有重要的抗炎作用[1]。而PPARγ為PPARs中的一種亞型，因與配體在體內、外實驗中顯示出抗炎和免疫調節作用而受到廣泛重視?，F對PPARγ的結構、功能及其抗炎機制在缺血再灌注損傷中起到的保護作用予以綜述。

1 缺血再灌注肺損傷的機制

缺血再灌注肺損傷指一種多因素共同作用復雜的病理、生理過程，確切的病理、生理機制目前仍不完全清楚[2]。肺臟缺血后（如肺移植、體外循環手術及創傷等）再恢復血液灌注，肺臟功能有一定程度上的損傷，這種損傷可能是一過性的，也可以是不可逆性肺損傷。目前缺血再灌注肺損傷的發生機制尚未完全闡明。近年來大量的研究表明，缺血再灌注肺損傷的發生和發展過程當中同時受復雜的生理、化學和分子的影響。這些影響可能包括多形核中性粒細胞、氧自由基、鈣超載、炎癥反應、細胞凋亡、無復流等共同作用的結果。

中性粒細胞（polymorphonuclear，PMN）是機體非特異性免疫的重要組成部分，在機體抵御微生物入侵、促進炎癥發生、發展及消退中起關鍵性的作用。它在肺中大量黏附和聚集等一系列生理反應，可引起肺微血管屏障受損及肺水腫的形成。PMN的活化及其與血管內皮細胞相互作用所造成的微血管損傷是缺血再灌注肺損傷的主要原因[3，4]。在缺血再灌注的過程中，肺組織缺血可以引起血管內皮細胞的損傷，導致再灌注期PMN的大量黏附和激活，釋放多種組織毒性因子，如生成大量的氧自由基、蛋白水解酶以及腫瘤壞死因子-α（TNF-α）和白細胞介素-1、白細胞介素-6 和白細胞介素-8等細胞因子[5]，從而導致內皮細胞的損傷。同時PMN與內皮細胞黏附后，容易造成毛細血管堵塞，引起毛細血管的“無復流”現象，使組織的缺血缺氧情況進一步加重。在缺血再灌注過程中，大量白細胞黏附和聚集于缺血組織或器官的血管中，活化的PMN經脫顆粒作用釋放彈性蛋白酶、基質金屬蛋白酶和髓過氧化物酶等多種蛋白酶，分解細胞胞外纖維與基質也可導致肺組織損傷[6，7]。

缺血再灌注后肺組織產生大量的氧自由基， 其過度釋放是產生肺損傷的主要因素[8]。組織細胞在正常生理情況下，存在清除氧自由基的防御系統，包括酶系統和非酶系統，如超氧化物歧化酶、維生素E等。它們可以與氧自由基發生氧化還原反應，徹底清除氧自由基，保持氧自由基的產生和清除處于動態平衡。缺血再灌注后肺組織內源性氧自由基清除系統被迅速消耗，使肺內的氧自由基大量聚集，進一步導致肺內防御功能受到抑制，肺內氧自由基增加， 內皮細胞等細胞的結構功能遭到破壞，引起組織的水腫、出血、滲出等[9]。同時對人體的非細胞結構和功能也有一定的損傷，破壞血管壁上的粘合劑，使完整密封的血管出現漏血、滲液，進一步加重肺損傷。

在缺血再灌注中，細胞因子的作用受到研究人員的廣泛重視。它們具有調節免疫細胞的活性，參與炎性細胞的聚集、游走和活化作用。TNF-α是一種單核因子，主要由單核細胞和巨噬細胞產生，是機體分泌的早期炎癥反應的一種細胞因子。正常水平的TNF-α可以抵抗細菌、病毒的感染，促進組織修復，引起腫瘤細胞凋亡，在炎癥反應、細胞免疫、腫瘤免疫中發揮重要作用。但是當TNF-α在人體內大量的產生和釋放后，可通過多種通路激活轉錄因子，分泌炎性細胞，加重炎癥反應；也可促進中性粒細胞產生和釋放超氧化基團、彈性蛋白酶等炎癥介質，導致肺血管內皮細胞損傷、肺間質水腫、肺不張、組織局部微循環障礙，嚴重時可引起急性呼吸窘迫綜合征[10]。有研究發現，缺血再灌注后肺組織內TNF-α含量明顯增加，高于假手術組、藥物干預組和外周血中的含量[11]。IL-8是一種中性粒細胞趨化因子和活化因子。缺血再灌注損傷可促使中性粒細胞和內皮細胞產生大量的IL-8，加重PMN的聚集和黏附，導致肺進一步損傷。有研究證實，IL-8可以特異性地出現在炎癥部位，其水平與肺組織損傷密切相關[12，13]。

缺血再灌注能通過中性粒細胞、血管內皮細胞和單核細胞表達的細胞黏附分子增多，使局部白細胞粘附聚集并激活，大量炎性細胞因子釋放，最終導致微血管通透性增加，組織水腫，血栓的形成，細胞實質死亡，所以炎性反應在缺血再灌注損傷的發生和發展中起到重要作用。探索如何抑制缺血再灌注損傷引起的炎癥反應成為目前對缺血再灌注損傷保護的關鍵。

2 PPARγ的結構分布功能

過氧化物酶增殖體激活受體（peroxisome proliferator- activated receptor，PPAR）是核素受體超家族的成員，是最早于降血脂藥物氯貝丁酯服用后肝臟實質細胞內發現的，具備介導過氧化物酶體增殖作用的分子[14]。它屬于Ⅱ型核激素受體超家族成員，根據PPAR生物結構的不同，可分為PPARα、PPARβ（PPARδ）及PPARγ 3種亞型。機體組織中3種亞型的表達水平各不相同，分別參與機體眾多生理和病理的調控過程[15]。PPARγ作為PPAR重要的一種亞型，根據啟動子和拼接方式不同，又可分為PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4。其中因PPARγ1、3、4 mRNA生成相同的產物，所以一般將PPARγ分為PPARγ1和PPARγ2兩種亞型。其中人PPARγ1由477個氨基酸組成，人PPARγ2氨基末端比PPARγ1多28個氨基酸，由505個氨基酸組成[16]。endprint

PPARγ在肺中廣泛分布，肺組織、Ⅱ型肺泡上皮細胞中主要表達PPARγ1。PPARγ的主要功能是PPARγ激動劑與小分子進入核配體結合加入氨基酸殘基的調節靶基因的轉錄活性。PPARγ反應與PPAR在目的基因啟動子元素，激活或抑制靶基因的轉錄，從而改變蛋白質的合成，使PPARγ有各種各樣的生物效應，脂肪細胞分化，糖、脂質代謝異常以及動脈硬化泡沫細胞形成和炎癥反應起著重要的作用。近年研究發現[17，18]，PPARγ及其配體具有廣泛的抗炎作用，參與心臟、肝、腎等多個器官纖維化的發生和發展。對肺組織細胞的研究發現，支氣管上皮細胞、T淋巴細胞、肥大細胞、巨噬細胞及支氣管黏膜下層和氣道平滑肌均有PPARγ的表達[19]，PPARγ激動劑對慢性阻塞性肺疾病、哮喘、急性呼吸窘迫綜合征具有顯著減輕肺部炎癥的作用[20]。目前針對PPAR及其配體的抗炎作用機制的大量研究顯示，PPARα和PPARγ對活化及炎癥反應免疫應答具有負調節作用[21-23]。PPARγ免疫介導信號的負反饋調節固有細胞和肺組織細胞的激活、增殖和炎癥反應的基因轉錄，導致限制肺間質炎癥和纖維化可發揮重要作用。肺微血管內皮細胞作為血管內皮細胞的一類，在肺部炎癥環境中容易受到損傷，其結構完整性和炎性介質的分泌，對炎癥的發展起到促進的作用。PPARγ可通過表達于血管內皮細胞，降低炎癥因子減輕炎癥反應的特性[24]。有研究證明血管內皮細胞亦能產生一定含量的ICAM-1、VCAM-1，而PPARγ可通過作用于血管內皮細胞抑制ICAM-1、VCAM-1表達，減少內皮-白細胞黏附[25，26]。PKC參與的信號通路是細胞內重要的通路之一，在調節細胞分化、增殖、代謝及癌變中具有十分重要的作用[27]，PPARγ的配體可通過此信號通路，減少ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素的表達[28]，并可通過調節TNF-α起到抗炎作用[29]。

3 PPARγ與缺血再灌注肺損傷

大量的實驗研究顯示，PPARγ的配體可以通過PPARγ的依賴性和非依賴性，調控多條炎癥信號的轉導，抑制多種促炎介質的表達，起到抗炎的作用[30]。在炎癥反應中可以激活PPARγ，從而干擾NF-κB、NFAT、AP-1等因子的轉導，抑制促炎介質的基因表達[31]。

NF-κB為一個轉錄因子蛋白家族，包括5個亞單位，其中最常見的NF-κB二聚體是p65與p50組成的異二聚體，在人體內分布廣泛，含量豐富，生物活性也最高[32]。在缺血再灌注等應激狀態下，NF-κB可被激活，進入到細胞核內，啟動和調控IL-1β、TNF-α、ICAM-1、VCAM-1、E-選擇素、IL-8等多種與炎癥反應有關的基因表達。并且NF-κB調節的產物亦可進一步激活NF-κB，形成一個延續炎癥反應的正反饋環路[33]。Leininger等[34]以豬為動物模型的試驗顯示，PPARγ激動劑可以抑制巨噬細胞的活化，并下調TNF-α、IL-1β、IL-8等多種炎癥反應有關因子的表達。Okada 等[35]在小鼠肺缺血再灌注模型中證實，激活PPARγ（曲格列酮預處理） 可下調靶基因IL-1β、巨噬細胞炎性蛋白-2（MIP-2）和單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1） 的表達，同時顯著減輕肺組織白細胞聚集，改善肺功能，提高存活率。激活PPARγ也可防止NF-κB的激活，阻止炎癥因子及其產物生成，如TNF-α、CINC、ICAM-1、VCAM-1等[36]。

AP-1是細胞內的一種轉錄因子，是由c-Fos和c-Jun組合形成的異二聚體。AP-1上調含有TPADNA應答元件（TRE； 5'-TGAG/CTCA-3'）的基因的轉錄。AP-1異二聚體通過亮氨酸拉鏈形成，并通過特定的保守序列與基因結合來啟動基因的表達。它參與了炎癥反應、細胞增殖、細胞凋亡等基因的調節，在缺血再灌注中，炎癥反應是肺損傷的重要原因，而AP-1可以誘導細胞凋亡，IL-1β、TNF-α、ICAM-1、VCAM-1等炎癥因子和黏附因子的生成。PPARγ能通過競爭抑制AP-1的活性[37]，抑制細胞凋亡、炎癥因子和黏附因子的生成，從而緩解缺血再灌注對肺的損傷。

NFAT是一類轉錄因子家族，在免疫反應中對轉錄基因起到重要作用。在T細胞介導的炎癥反應中，PPARγ配體可以通過影響NFAT的DNA結合和轉錄活性，來抑制IL-2基因的表達。NFAT與AP-1的家族蛋白等轉錄因子具有協同作用，在炎癥反應中PPARγ能夠通過抑制AP-1的活性，影響NFAT的表達，IL-2作為NFAT的啟動子也受到抑制。而IL-2可以使所有的T細胞增殖，并產生CK促使NK細胞毒性及LAK細胞的增殖，加劇炎癥反應。IL-2是體內免疫反應的重要因子，并參與炎癥反應和排斥反應，所以PPARγ配體可以抑制IL-2表達，緩解缺血再灌注對肺的損傷[38]。

Birrell等[39]研究發現PPARγ在肺內的多種細胞均有表達，包括單核巨噬細胞、上皮細胞、內皮細胞和血管平滑肌細胞。當PPARγ被激活后可以通過抑制細胞因子、趨化因子和黏附因子等，調節炎癥反應的發生及發展，起到抗炎作用。Collino等[40]在許多缺血再灌注模型中，PPARγ及其配體具有抑制炎癥反應的作用。

4 結語

目前研究肺缺血再灌注損傷中PPARγ具體作用機制尚未闡明，但是PPARγ在缺血再灌注損傷中對肺的保護作用已經受到研究人員的關注。PPARγ的激動劑在臨床上已被廣泛應用，而其在缺血再灌注損傷中的具體作用機制則需要人們進一步研究。

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（收稿日期：2014-01-08）endprint