過氧化物酶體增殖物激活受體γ與膿毒癥的相關研究進展

莫桂熙(綜述)，張良清(審校)

(廣東醫學院附屬醫院麻醉科，廣東 湛江 524001)

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過氧化物酶體增殖物激活受體γ與膿毒癥的相關研究進展

莫桂熙△(綜述)，張良清※(審校)

(廣東醫學院附屬醫院麻醉科，廣東 湛江 524001)

摘要：過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)通過多種機制參與膿毒癥的調控，影響膿毒癥的進展。一方面，PPARγ阻止轉錄因子及其輔助因子與一氧化氮合酶、腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β、誘導型環氧合酶2等炎癥相關因子啟動子上的相應位點結合，進而抑制靶基因的表達。因此，其在膿毒癥的高炎性反應階段發揮明顯的抗炎作用，改善了部分膿毒癥患者的預后。另一方面，PPARγ能誘導免疫細胞的凋亡和中性粒細胞的麻痹，這在高炎性反應階段可能是有利的，但是在抗炎性反應為主的膿毒癥后期，則可能會增加二次感染的機會，導致病情惡化。PPARγ在膿毒癥中的作用目前仍存在爭議，尚有待進一步的研究闡明。

關鍵詞：過氧化物酶體增殖物激活受體；膿毒癥；膿毒癥綜合征；細胞凋亡

膿毒癥是指由感染引起的全身炎癥反應綜合征，發病機制尚未明了，可能涉及多方面因素，包括炎性介質、免疫功能紊亂、遺傳因素等。在過去的10年間，盡管臨床醫療水平不斷地更新和完善，但膿毒癥的發病率仍然高居不下。普查數據顯示，在發達國家，所有住院患者中膿毒癥患者的比例約為2%，重癥監護室中的患者膿毒癥的發病率為6%~30%[1]。在美國，每例膿毒癥患者的臨床治療費用高達2.5萬~5.0萬美元，但病死率仍無明顯改善，一般膿毒癥患者的病死率為10%~20%，嚴重膿毒癥患者的病死率為20%~50%，膿毒癥休克患者的病死率為40%~80%[2]。在歐洲，每年約有13.5萬例患者死于膿毒癥[3]。

在膿毒癥的發病因素中，感染和免疫因素的相互作用顯得尤為重要。初始的感染對膿毒癥的發展并不重要，所有的致病菌都有可能誘發膿毒癥。免疫細胞(單核細胞、巨噬細胞、中性粒細胞)與病原菌接觸后，通過釋放腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β等一系列的促炎因子，誘發機體的炎性反應[4]。同時，活化的免疫細胞還會誘發局部的免疫應答，如血管擴張，進而導致低血壓的出現[5]。二級炎性介質(氧化應激產物、脂肪酸降解產物等)的出現則會進一步擴大免疫應答的效應。另外，凝血系統被激活，纖維蛋白降解減少，導致毛細血管內大量微栓形成，最終可能誘發多器官功能障礙[6]。在機體高炎性反應階段，抗炎介質可溶性腫瘤壞死因子α受體、白細胞介素1受體拮抗劑、白細胞介素4或白細胞介素10等會同時產生，并使細胞表型最終從促炎轉換為抗炎。這個階段通常會伴隨著免疫細胞的死亡，免疫細胞的死亡結果則會進一步擴大機體的抗炎效應[7]。

一般來說，感染控制后免疫反應才受到抑制，然而，在某些情況下，盡管感染沒有完全消除，但機體的免疫反應已經停止，機體也進入了以抗炎性反應為主的階段。因此，病原菌可能引起第二次感染，這種反應現在還不能用免疫反應來解釋。膿毒癥過程中，這個階段稱作代償性抗炎性反應綜合征，它往往伴隨著膿毒癥休克和多器官功能障礙[8]。

因此，要想合理調控膿毒癥患者機體的炎性反應和免疫功能，優化這個病理過程中的治療策略很有必要。現就過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)與膿毒癥的相關研究進展予以綜述。

1PPARγ——炎癥基因表達的調節介質

多項研究表明，PPARγ在預防和治療膿毒癥上可能發揮著積極的作用。PPARγ是核受體超家族的成員，最初被發現主要參與糖代謝的調節[9]。因此，合成的PPARγ興奮劑噻唑烷二酮類被用于2型糖尿病的治療[10]。然而，PPARγ應用于膿毒癥的治療不僅是由于其具有調節血糖的功能，更重要的是它具有的抗炎特性，它可表達于多種免疫細胞，包括T和B淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞、樹突細胞和粒細胞[11]。PPARγ是核受體超家族成員之一，與配體結合后，與維甲酸X受體α結合形成異二聚體，然后結合到靶基因啟動子區的過氧化物增殖活化受體反應元件上，調控靶基因的轉錄。有趣的是，PPARγ不僅能通過DNA依賴的方式結合，還能通過非DNA依賴的方式結合。這些方式對PPARγ發揮抗炎作用是很重要的，因為它主要通過這些方式阻斷促炎基因的表達。

至今，5種不同的PPARγ依賴的抗炎機制已經被闡明[12]。①PPARγ能阻止轉錄協同因子(類固醇受體協同激活因子1 或cAMP反應原件結合蛋白)與轉錄因子的結合，進而無法啟動基因的表達。②PPARγ能直接與轉錄因子[核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、活化T細胞核因子、活化蛋白1、信號轉導及轉錄激活因子]結合。這些轉錄因子在調節促炎基因的表達上發揮著重要的作用，阻斷它們會明顯降低促炎基因的表達。③PPARγ能抑制促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)，但其具體機制尚不清楚。受抑制的MAPK無法磷酸化，不能激活下游的轉錄因子，最終導致MAPK依賴的促炎基因無法表達。④PPARγ能阻斷蛋白激酶C的轉錄定位及其介導的信號通路，使還原型輔酶Ⅱ氧化酶系統無法激活，氧化反應產物的產生顯著減少。⑤PPARγ能通過泛素化的機制抑制核受體輔阻遏物組蛋白脫乙酰基酶3轉導的β樣蛋白1復合物與啟動子的結合，反式抑制NF-κB依賴的基因表達。

PPARγ調節或阻斷促炎基因的表達和促炎調節介質的合成，明顯提示其在膿毒癥預防和治療中可能發揮著重要的作用。

2PPARγ——膿毒癥的治療劑

根據PPARγ的抗炎特性，Collin和Thiemermann[13]于2003年第一次闡明在小鼠的膿毒癥模型中內源性PPARγ激動劑15-dPGJ2可減輕肝臟的損害，血清中的轉氨酶下降。2004年他們在小鼠的模型中證明了在出血性休克中，內源性PPARγ激動劑減輕了肝臟的損害，而PPARγ拮抗劑GW9662減弱了這種保護作用[14-15]。有趣的是，不同于出血性休克，在內毒性休克中沒有內源性PPARγ激動劑的生成，至少在小鼠的膿毒癥模型中沒有內源性PPARγ激動劑的生成。從這些結果可以推斷外源性PPARγ激動劑也許可以補償這種缺陷，甚至可能下調或抑制膿毒癥的系統性炎癥反應。因此，闡明PPARγ作用的分子機制有助于保護患膿毒癥的動物。Kaplan等[15]于2005年在腹膜注射脂多糖的小鼠膿毒癥模型中發現，在脂多糖注射后3 h給予1 mg/kg的15-dPGJ2的小鼠72 h的生存率從9%提高到55%，未給予15-dPGJ2的小鼠肺有明顯的損傷，表現為出血、炎性細胞的濾過和肺泡間隔的減少，細胞間黏附分子1、血管細胞黏附分子1和E選擇素在肺和小腸的表達增加，這和肺內PPARγ表達下降和促炎癥轉錄因子NF-κB的激活有關。15-dPGJ2的使用降低了黏附因子的表達并減少了中性粒細胞的濾過，這和抑制NF-κB的激活有關，但是增加了肺內PPARγ的表達和其與DNA的結合[16]。

以上研究支持PPARγ可能通過抑制NF-κB依賴的促炎癥基因的表達改善臨床癥狀。Ao等[17]證實了在小鼠的RAW 264.7巨噬細胞中，PPARγ的表達明顯上調，PPARγ的持續表達減少了組織的損傷，降低了死亡率，同時減少了腫瘤壞死因子α的表達。同樣，Von Knethen和Brilne[18]研究發現，使用脂多糖或干擾素γ刺激RAW 264.7巨噬細胞會誘發PPARγ與DNA的結合和轉錄活化，這個過程可以維持2~15 h。在此研究基礎上推斷，某種促炎活化配體可誘發某種內源性PPARγ激活劑或活化劑的產生，它反過來通過自分泌或旁分泌激活PPARγ，激活的轉錄因子能夠使細胞的表型從促炎轉化成抗炎。它可通過清除輔酶因子和轉錄因子，或者通過抑制釋放促炎性介質的信號通路，或者通過DNA的直接結合阻礙相關基因編碼的蛋白(如還原型輔酶Ⅱ氧化酶)的翻譯。在膿毒癥小鼠模型中，內毒素性休克不會誘發內源性PPARγ配體的生成。因此，在膿毒癥的高炎性反應階段補償性給予PPARγ激活劑烷二酮類藥物可能是有益的，但是PPARγ除了有抗炎癥的特性外，也能引起細胞的死亡。

3PPARγ依賴的免疫細胞凋亡和中性粒細胞麻痹——膿毒癥的惡化因素

噻唑烷二酮類或花生四烯酸代謝物等 PPARγ興奮劑作用于 PPARγ可使之活化，活化的 PPARγ則可啟動免疫細胞凋亡的發生。 PPARγ誘導凋亡發生的多種不同機制已被研究發現。在單核細胞的前體人急性單核細胞白血病細胞中，應用吡格列酮可通過活化胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶9誘導凋亡的發生，應用PPARγ拮抗劑GW9662則可阻斷上述凋亡的發生[19]。同樣，有兩項研究發現，環格列酮可減少失血性休克所致的肝和肺內的細胞凋亡[20-21]。肺內細胞凋亡減少與胱天蛋白酶3活性的明顯降低、磷酸化的促生存激酶Akt的增加有關[21]。Yamakawa-Karakida等[22]的研究也得到了相似的結論，應用PPARγ激動劑15-dPGJ2和曲格列酮誘導的白血病原髓HL-60細胞的凋亡同樣是經過活化胱天蛋白酶3實現的；另外，該研究還發現PPARγ誘導HL-60細胞凋亡還可通過阻斷細胞因子4的活化，進而下調c-myc的表達進行。相同的機制在PPARγ誘導淋巴細胞凋亡的研究中得到了證實，Padilla等[23]證明PPARγ在原始B細胞和B淋巴細胞中均有表達，應用PPARγ激動劑刺激這些細胞會誘發其產生凋亡，然而，沒有PPARγ拮抗劑或PPARγ顯性負性突變體被用于這項研究證明PPARγ的參與，因此一個非PPARγ依賴的機制也不能完全排除。這個結論與T細胞的相關研究結果有所不同，PPARγ少量地表達于靜止的T細胞，但明顯表達于活化的T細胞；在膿毒癥患者外周血的T細胞中，PPARγ表達同樣明顯上調，這些數據支持了膿毒癥中PPARγ激活T細胞可能導致細胞死亡和伴隨的T細胞耗竭的假設[24-25]。基于上述研究中PPARγ的表達結果，膿毒癥患者的T細胞對PPARγ誘導的凋亡高度敏感也就不足為奇。在這些實驗中，通過應用不改變細胞活力的PPARα受體激動劑WY14643證實了具有特異性的PPARγ依賴的機制；另外，在T細胞中，PPARγ的拮抗劑GW9662抑制了PPARγ誘導的細胞死亡，進一步證實了這一機制[24-25]。這些資料也證實了膿毒癥中T細胞是怎么樣減少的。T細胞的減少可能是代償性抗炎反應綜合征發展、二次感染概率增加和病情惡化的原因之一。

在膿毒癥誘發的免疫反應中，中性粒細胞的重要性已被證實，且之前的研究發現活化的中性粒細胞可表達PPARγ[26]。在體外實驗中，應用PPARγ興奮劑對中性粒細胞進行處理，中性粒細胞的趨化性明顯降低[27]。進一步的動物實驗發現，與健康小鼠相比，膿毒癥小鼠體內中性粒細胞的趨化性明顯受抑制，但給予PPARγ拮抗劑處理后，中性粒細胞的趨化性恢復到了正常水平[28]。因此，膿毒癥期間中性粒細胞的游走能力受抑制可能是PPARγ活化所致。另外，PPARγ還會降低中性粒細胞相關黏附分子的表達和趨化因子受體2的脫敏，最終導致中性粒細胞麻痹、膿毒癥的炎性反應進一步擴大[29]。

4小結

近來的研究表明,PPARγ的激活可能對膿毒癥的治療有益。它的抗炎癥性質能終止膿毒癥的第一階段——前炎癥階段，阻礙了全身性炎癥反應的發生。但是，在膿毒癥的第二階段，如果有二次感染或感染復發，它的抗炎作用和免疫麻痹特性可能是有害的。因此，PPARγ激動劑治療的不良作用應該考慮。PPARγ在膿毒癥發展中的作用有必要進一步研究來證實。

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The Research Progress of PPARγ in SepsisMOGui-xi,ZHANGLiang-qing. (DepartmentofAnesthesiology,theAffiliatedHospitalofGuangdongMedicalCollege,Zhanjiang524001,China)

Abstract:Peroxisome proliferator-activated receptor γ(PPARγ) involves in the regulation of sepsis through a variety of mechanisms,affecting the progress of sepsis.On one hand, PPARγ inhibits inflammatory gene expression,such as those for inducible nitric oxide synthase, TNF-α, IL-1β, or inducible cyclooxyge-nase-2, by inhibiting transcription factors and their cofactors,thus preventing them from binding to their cognate binding sites in the promoters of target genes. Therefore, in the hyper-inflammatory phase of sepsis, PPARγ′s significant anti-inflammatory role improves the prognosis of patients with sepsis.On the other hand, PPARγ provokes apoptosis and neutrophil paralysis,which might be helpful in the hyper-inflammatory phase of sepsis.However, during the anti-inflammatory phase,it may increase the chance of a second infection,thus cause worse outcome. Therefore the role of PPARγ in sepsis is still controversial,awaiting further studies to clarify.

Key words:Peroxisome proliferator-activated receptors; Sepsis; Sepsis syndrome; Apoptosis

收稿日期:2013-12-23修回日期:2014-06-09編輯:孫洪芳

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.02.012

中圖分類號:R631.2

文獻標識碼：A

文章編號：1006-2084(2015)02-0224-03