关键词:
全身性炎症反应综合症
高迁移率族蛋白B1
白细胞介素1β
pyroptosis
半胱氨酸蛋白酶-1
炎症小体
组织蛋白酶B
发动蛋白
晚期糖基化终末产物受体
摘要:
全身性炎症反应综合症(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)是因感染或非感染因素作用于机体而引发的失控的,自我持续放大和破坏性的全身性炎症反应,其导致的多器官功能衰竭(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)至今仍是临床危重病患者死亡的主要原因[1,2]。虽然不同致病因素引发SIRS的机制不完全相同,但炎症发生至发展过程中细胞因子的级联放大效应是公认共同的重要机制和表现之一[3]。数十年中,研究者陆续对一系列重要的炎症因子展开了深入研究,但目前的成果可能只是揭开了这个复杂的炎症因子网络面纱的一角。
高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1, HMGB1),上世纪末被发现是一种重要的炎症因子[4],目前认为其作为晚期炎症介质在全身炎症反应过程中起关键作用[5]。对HMGB1最初的认识是作为核因子直接与染色质或DNA结合调节基因转录调控,其后陆续发现其具有多种复杂的生物学功能,包括参与脑的发育和神经细胞生长、纤维蛋白溶酶原的活化、细胞迁移、肿瘤细胞转移、免疫细胞分化、组织损伤以及各种组织脏器的炎症反应等[6]。近几年对IMGB1的研究主要集中于其在全身炎症反应过程中的作用及其参与机制。致炎因素作用并激活单核/巨噬细胞后,细胞通过主动分泌的方式将HMGB1释放的细胞外;另一方面,损伤因素导致的细胞坏死后,也可以释放出大量HMGB1。这些HMGB1分子通过进一步激活单核巨噬细胞或内皮细胞等,导致大量炎症因子的释放和黏附分子的表达,参与包括脑、肺、胃肠道、关节、心脏等多种脏器的炎症损伤以及广泛的全身性炎症反应,特别是在晚期炎症反应过程中起重要作用[7]。研究证明,HMGB1可以刺激单核巨噬细胞释放包括IL-1β在内的多种炎症因子,参与细胞因子的级联放大反应[5]。尽管目前对于HMGB1参与炎症反应的作用机制已经有了一些认识,但仍有很多问题不清楚,特别是分泌到细胞外的HMGB1如何作用于效应细胞并引发下游反应。近年研究者们陆续发现晚期糖基化终未产物受体(receptor for advanced gly cation end products, RAGE), Toll样受体(Toll-like receptor, TLR)4、TLR2等都可以作为HMGB1的细胞表面受体,介导一定的炎症反应功能。然而研究表明,阻断这些受体仍不能完全抑制HMGB1对细胞的作用,即细胞表面可能还存在其它受体或其它可能的信号转导方式。除了可以通过受体将信号传递到细胞内,早在1997年研究者就发现体外表达的HMGB1可以携带DNA载体进入哺乳动物细胞并使载体有效表达[11]。近年还有研究发现HMGB1与核酸物质结合后,可以在RAGE协助下进入细胞并激活细胞内受体[10],。由此可见,HMGB1作用于细胞的信号传导过程非常复杂,可能通过多种方式激活细胞参与病理生理反应。
白细胞介素1(interleukin-1, IL-1)β是白细胞介素家族重要成员之一,主要由活化的单核巨噬细胞产生,参与机体多种疾病过程,在急性和慢性炎症反应过程中都发挥重要作用[12,131。目前认为,IL-1p在细胞内合成并最终被释放到细胞外,两条信号通路可能参与了这个过程,即TLR信号通路与NLR信号通路协同作用的结果。首先,脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)等通过活化TLR信号通络,参与了细胞内IL-1β前体(pro-IL-1β)在细胞内的生成和表达;而细胞内核苷酸结合寡聚化结构域样受体(nucleotide-binding oligomerization domain (NOD)-like receptor, NLR)的活化,导致炎症小体的组装和激活,进一步激活caspase-1,导致IL-1β的最终成熟和释放[14]。
NLR是一种重要的模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs),主要存在于细胞质中,感受来自病原微生物的病原相关分子模式(pathogen associated molecular patterns,PAMPs)(?)口受损或死亡细胞释放的损伤相关分子模式(damage associated molecular patterns,DAMPs),与其它蛋白共同组装成多分子信号复合物炎症小体(inflatomasome),活化半胱氨酸蛋白酶(caspase),导致炎症介质的表达和释放,引发炎症反应[15,16]。NLRP3参与形成的炎症小体是目前研究最多和最热点的一种炎症小体,多种致炎刺激可以使其组装和活化,包括感染性刺激细菌、病毒、细菌毒素等,非感染性物质如