过氧化物酶体增殖物激活受体γ与脓毒症的相关研究进展

莫桂熙(综述)，张良清(审校)

(广东医学院附属医院麻醉科，广东 湛江 524001)



过氧化物酶体增殖物激活受体γ与脓毒症的相关研究进展

莫桂熙△(综述)，张良清※(审校)

(广东医学院附属医院麻醉科，广东 湛江 524001)

摘要：过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)通过多种机制参与脓毒症的调控，影响脓毒症的进展。一方面，PPARγ阻止转录因子及其辅助因子与一氧化氮合酶、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、诱导型环氧合酶2等炎症相关因子启动子上的相应位点结合，进而抑制靶基因的表达。因此，其在脓毒症的高炎性反应阶段发挥明显的抗炎作用，改善了部分脓毒症患者的预后。另一方面，PPARγ能诱导免疫细胞的凋亡和中性粒细胞的麻痹，这在高炎性反应阶段可能是有利的，但是在抗炎性反应为主的脓毒症后期，则可能会增加二次感染的机会，导致病情恶化。PPARγ在脓毒症中的作用目前仍存在争议，尚有待进一步的研究阐明。

关键词：过氧化物酶体增殖物激活受体；脓毒症；脓毒症综合征；细胞凋亡

脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征，发病机制尚未明了，可能涉及多方面因素，包括炎性介质、免疫功能紊乱、遗传因素等。在过去的10年间，尽管临床医疗水平不断地更新和完善，但脓毒症的发病率仍然高居不下。普查数据显示，在发达国家，所有住院患者中脓毒症患者的比例约为2%，重症监护室中的患者脓毒症的发病率为6%~30%[1]。在美国，每例脓毒症患者的临床治疗费用高达2.5万~5.0万美元，但病死率仍无明显改善，一般脓毒症患者的病死率为10%~20%，严重脓毒症患者的病死率为20%~50%，脓毒症休克患者的病死率为40%~80%[2]。在欧洲，每年约有13.5万例患者死于脓毒症[3]。

在脓毒症的发病因素中，感染和免疫因素的相互作用显得尤为重要。初始的感染对脓毒症的发展并不重要，所有的致病菌都有可能诱发脓毒症。免疫细胞(单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞)与病原菌接触后，通过释放肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β等一系列的促炎因子，诱发机体的炎性反应[4]。同时，活化的免疫细胞还会诱发局部的免疫应答，如血管扩张，进而导致低血压的出现[5]。二级炎性介质(氧化应激产物、脂肪酸降解产物等)的出现则会进一步扩大免疫应答的效应。另外，凝血系统被激活，纤维蛋白降解减少，导致毛细血管内大量微栓形成，最终可能诱发多器官功能障碍[6]。在机体高炎性反应阶段，抗炎介质可溶性肿瘤坏死因子α受体、白细胞介素1受体拮抗剂、白细胞介素4或白细胞介素10等会同时产生，并使细胞表型最终从促炎转换为抗炎。这个阶段通常会伴随着免疫细胞的死亡，免疫细胞的死亡结果则会进一步扩大机体的抗炎效应[7]。

一般来说，感染控制后免疫反应才受到抑制，然而，在某些情况下，尽管感染没有完全消除，但机体的免疫反应已经停止，机体也进入了以抗炎性反应为主的阶段。因此，病原菌可能引起第二次感染，这种反应现在还不能用免疫反应来解释。脓毒症过程中，这个阶段称作代偿性抗炎性反应综合征，它往往伴随着脓毒症休克和多器官功能障碍[8]。

因此，要想合理调控脓毒症患者机体的炎性反应和免疫功能，优化这个病理过程中的治疗策略很有必要。现就过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)与脓毒症的相关研究进展予以综述。

1PPARγ——炎症基因表达的调节介质

多项研究表明，PPARγ在预防和治疗脓毒症上可能发挥着积极的作用。PPARγ是核受体超家族的成员，最初被发现主要参与糖代谢的调节[9]。因此，合成的PPARγ兴奋剂噻唑烷二酮类被用于2型糖尿病的治疗[10]。然而，PPARγ应用于脓毒症的治疗不仅是由于其具有调节血糖的功能，更重要的是它具有的抗炎特性，它可表达于多种免疫细胞，包括T和B淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞、树突细胞和粒细胞[11]。PPARγ是核受体超家族成员之一，与配体结合后，与维甲酸X受体α结合形成异二聚体，然后结合到靶基因启动子区的过氧化物增殖活化受体反应元件上，调控靶基因的转录。有趣的是，PPARγ不仅能通过DNA依赖的方式结合，还能通过非DNA依赖的方式结合。这些方式对PPARγ发挥抗炎作用是很重要的，因为它主要通过这些方式阻断促炎基因的表达。

至今，5种不同的PPARγ依赖的抗炎机制已经被阐明[12]。①PPARγ能阻止转录协同因子(类固醇受体协同激活因子1 或cAMP反应原件结合蛋白)与转录因子的结合，进而无法启动基因的表达。②PPARγ能直接与转录因子[核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、活化T细胞核因子、活化蛋白1、信号转导及转录激活因子]结合。这些转录因子在调节促炎基因的表达上发挥着重要的作用，阻断它们会明显降低促炎基因的表达。③PPARγ能抑制促分裂原活化蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)，但其具体机制尚不清楚。受抑制的MAPK无法磷酸化，不能激活下游的转录因子，最终导致MAPK依赖的促炎基因无法表达。④PPARγ能阻断蛋白激酶C的转录定位及其介导的信号通路，使还原型辅酶Ⅱ氧化酶系统无法激活，氧化反应产物的产生显著减少。⑤PPARγ能通过泛素化的机制抑制核受体辅阻遏物组蛋白脱乙酰基酶3转导的β样蛋白1复合物与启动子的结合，反式抑制NF-κB依赖的基因表达。

PPARγ调节或阻断促炎基因的表达和促炎调节介质的合成，明显提示其在脓毒症预防和治疗中可能发挥着重要的作用。

2PPARγ——脓毒症的治疗剂

根据PPARγ的抗炎特性，Collin和Thiemermann[13]于2003年第一次阐明在小鼠的脓毒症模型中内源性PPARγ激动剂15-dPGJ2可减轻肝脏的损害，血清中的转氨酶下降。2004年他们在小鼠的模型中证明了在出血性休克中，内源性PPARγ激动剂减轻了肝脏的损害，而PPARγ拮抗剂GW9662减弱了这种保护作用[14-15]。有趣的是，不同于出血性休克，在内毒性休克中没有内源性PPARγ激动剂的生成，至少在小鼠的脓毒症模型中没有内源性PPARγ激动剂的生成。从这些结果可以推断外源性PPARγ激动剂也许可以补偿这种缺陷，甚至可能下调或抑制脓毒症的系统性炎症反应。因此，阐明PPARγ作用的分子机制有助于保护患脓毒症的动物。Kaplan等[15]于2005年在腹膜注射脂多糖的小鼠脓毒症模型中发现，在脂多糖注射后3 h给予1 mg/kg的15-dPGJ2的小鼠72 h的生存率从9%提高到55%，未给予15-dPGJ2的小鼠肺有明显的损伤，表现为出血、炎性细胞的滤过和肺泡间隔的减少，细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1和E选择素在肺和小肠的表达增加，这和肺内PPARγ表达下降和促炎症转录因子NF-κB的激活有关。15-dPGJ2的使用降低了黏附因子的表达并减少了中性粒细胞的滤过，这和抑制NF-κB的激活有关，但是增加了肺内PPARγ的表达和其与DNA的结合[16]。

以上研究支持PPARγ可能通过抑制NF-κB依赖的促炎症基因的表达改善临床症状。Ao等[17]证实了在小鼠的RAW 264.7巨噬细胞中，PPARγ的表达明显上调，PPARγ的持续表达减少了组织的损伤，降低了死亡率，同时减少了肿瘤坏死因子α的表达。同样，Von Knethen和Brilne[18]研究发现，使用脂多糖或干扰素γ刺激RAW 264.7巨噬细胞会诱发PPARγ与DNA的结合和转录活化，这个过程可以维持2~15 h。在此研究基础上推断，某种促炎活化配体可诱发某种内源性PPARγ激活剂或活化剂的产生，它反过来通过自分泌或旁分泌激活PPARγ，激活的转录因子能够使细胞的表型从促炎转化成抗炎。它可通过清除辅酶因子和转录因子，或者通过抑制释放促炎性介质的信号通路，或者通过DNA的直接结合阻碍相关基因编码的蛋白(如还原型辅酶Ⅱ氧化酶)的翻译。在脓毒症小鼠模型中，内毒素性休克不会诱发内源性PPARγ配体的生成。因此，在脓毒症的高炎性反应阶段补偿性给予PPARγ激活剂烷二酮类药物可能是有益的，但是PPARγ除了有抗炎症的特性外，也能引起细胞的死亡。

3PPARγ依赖的免疫细胞凋亡和中性粒细胞麻痹——脓毒症的恶化因素

噻唑烷二酮类或花生四烯酸代谢物等 PPARγ兴奋剂作用于 PPARγ可使之活化，活化的 PPARγ则可启动免疫细胞凋亡的发生。 PPARγ诱导凋亡发生的多种不同机制已被研究发现。在单核细胞的前体人急性单核细胞白血病细胞中，应用吡格列酮可通过活化胱天蛋白酶3和胱天蛋白酶9诱导凋亡的发生，应用PPARγ拮抗剂GW9662则可阻断上述凋亡的发生[19]。同样，有两项研究发现，环格列酮可减少失血性休克所致的肝和肺内的细胞凋亡[20-21]。肺内细胞凋亡减少与胱天蛋白酶3活性的明显降低、磷酸化的促生存激酶Akt的增加有关[21]。Yamakawa-Karakida等[22]的研究也得到了相似的结论，应用PPARγ激动剂15-dPGJ2和曲格列酮诱导的白血病原髓HL-60细胞的凋亡同样是经过活化胱天蛋白酶3实现的；另外，该研究还发现PPARγ诱导HL-60细胞凋亡还可通过阻断细胞因子4的活化，进而下调c-myc的表达进行。相同的机制在PPARγ诱导淋巴细胞凋亡的研究中得到了证实，Padilla等[23]证明PPARγ在原始B细胞和B淋巴细胞中均有表达，应用PPARγ激动剂刺激这些细胞会诱发其产生凋亡，然而，没有PPARγ拮抗剂或PPARγ显性负性突变体被用于这项研究证明PPARγ的参与，因此一个非PPARγ依赖的机制也不能完全排除。这个结论与T细胞的相关研究结果有所不同，PPARγ少量地表达于静止的T细胞，但明显表达于活化的T细胞；在脓毒症患者外周血的T细胞中，PPARγ表达同样明显上调，这些数据支持了脓毒症中PPARγ激活T细胞可能导致细胞死亡和伴随的T细胞耗竭的假设[24-25]。基于上述研究中PPARγ的表达结果，脓毒症患者的T细胞对PPARγ诱导的凋亡高度敏感也就不足为奇。在这些实验中，通过应用不改变细胞活力的PPARα受体激动剂WY14643证实了具有特异性的PPARγ依赖的机制；另外，在T细胞中，PPARγ的拮抗剂GW9662抑制了PPARγ诱导的细胞死亡，进一步证实了这一机制[24-25]。这些资料也证实了脓毒症中T细胞是怎么样减少的。T细胞的减少可能是代偿性抗炎反应综合征发展、二次感染概率增加和病情恶化的原因之一。

在脓毒症诱发的免疫反应中，中性粒细胞的重要性已被证实，且之前的研究发现活化的中性粒细胞可表达PPARγ[26]。在体外实验中，应用PPARγ兴奋剂对中性粒细胞进行处理，中性粒细胞的趋化性明显降低[27]。进一步的动物实验发现，与健康小鼠相比，脓毒症小鼠体内中性粒细胞的趋化性明显受抑制，但给予PPARγ拮抗剂处理后，中性粒细胞的趋化性恢复到了正常水平[28]。因此，脓毒症期间中性粒细胞的游走能力受抑制可能是PPARγ活化所致。另外，PPARγ还会降低中性粒细胞相关黏附分子的表达和趋化因子受体2的脱敏，最终导致中性粒细胞麻痹、脓毒症的炎性反应进一步扩大[29]。

4小结

近来的研究表明,PPARγ的激活可能对脓毒症的治疗有益。它的抗炎症性质能终止脓毒症的第一阶段——前炎症阶段，阻碍了全身性炎症反应的发生。但是，在脓毒症的第二阶段，如果有二次感染或感染复发，它的抗炎作用和免疫麻痹特性可能是有害的。因此，PPARγ激动剂治疗的不良作用应该考虑。PPARγ在脓毒症发展中的作用有必要进一步研究来证实。

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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编辑:孙洪芳

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.02.012

中图分类号:R631.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)02-0224-03