PPARγ及配体在缺血再灌注肺损伤中的作用

[摘要] 缺血再灌注损伤（ischemia reperfusion injury，IRI）是一种严重的组织或器官缺血后再恢复血液灌注引起的损伤，甚至可导致多器官功能障碍。pparγ作为核激素受体超家族成员，可通过竞争抑制炎症信号通路和炎症介质的生成起到抑制炎症反应的作用。从而减轻缺血再灌注对肺的损伤，起到保护作用。

[关键词] PPARγ；缺血再灌注损伤

[中图分类号] R655.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2014）10-0157-04

缺血再灌注后经常引起组织或器官功能没有恢复，加重组织或器官损伤，甚至发生不可逆的损伤。过氧化物酶增殖体激活受体，可能具有重要的抗炎作用[1]。而PPARγ为PPARs中的一种亚型，因与配体在体内、外实验中显示出抗炎和免疫调节作用而受到广泛重视。现对PPARγ的结构、功能及其抗炎机制在缺血再灌注损伤中起到的保护作用予以综述。

1 缺血再灌注肺损伤的机制

缺血再灌注肺损伤指一种多因素共同作用复杂的病理、生理过程，确切的病理、生理机制目前仍不完全清楚[2]。肺脏缺血后（如肺移植、体外循环手术及创伤等）再恢复血液灌注，肺脏功能有一定程度上的损伤，这种损伤可能是一过性的，也可以是不可逆性肺损伤。目前缺血再灌注肺损伤的发生机制尚未完全阐明。近年来大量的研究表明，缺血再灌注肺损伤的发生和发展过程当中同时受复杂的生理、化学和分子的影响。这些影响可能包括多形核中性粒细胞、氧自由基、钙超载、炎症反应、细胞凋亡、无复流等共同作用的结果。

中性粒细胞（polymorphonuclear，PMN）是机体非特异性免疫的重要组成部分，在机体抵御微生物入侵、促进炎症发生、发展及消退中起关键性的作用。它在肺中大量黏附和聚集等一系列生理反应，可引起肺微血管屏障受损及肺水肿的形成。PMN的活化及其与血管内皮细胞相互作用所造成的微血管损伤是缺血再灌注肺损伤的主要原因[3，4]。在缺血再灌注的过程中，肺组织缺血可以引起血管内皮细胞的损伤，导致再灌注期PMN的大量黏附和激活，释放多种组织毒性因子，如生成大量的氧自由基、蛋白水解酶以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-1、白细胞介素-6 和白细胞介素-8等细胞因子[5]，从而导致内皮细胞的损伤。同时PMN与内皮细胞黏附后，容易造成毛细血管堵塞，引起毛细血管的“无复流”现象，使组织的缺血缺氧情况进一步加重。在缺血再灌注过程中，大量白细胞黏附和聚集于缺血组织或器官的血管中，活化的PMN经脱颗粒作用释放弹性蛋白酶、基质金属蛋白酶和髓过氧化物酶等多种蛋白酶，分解细胞胞外纤维与基质也可导致肺组织损伤[6，7]。

缺血再灌注后肺组织产生大量的氧自由基， 其过度释放是产生肺损伤的主要因素[8]。组织细胞在正常生理情况下，存在清除氧自由基的防御系统，包括酶系统和非酶系统，如超氧化物歧化酶、维生素E等。它们可以与氧自由基发生氧化还原反应，彻底清除氧自由基，保持氧自由基的产生和清除处于动态平衡。缺血再灌注后肺组织内源性氧自由基清除系统被迅速消耗，使肺内的氧自由基大量聚集，进一步导致肺内防御功能受到抑制，肺内氧自由基增加， 内皮细胞等细胞的结构功能遭到破坏，引起组织的水肿、出血、渗出等[9]。同时对人体的非细胞结构和功能也有一定的损伤，破坏血管壁上的粘合剂，使完整密封的血管出现漏血、渗液，进一步加重肺损伤。

在缺血再灌注中，细胞因子的作用受到研究人员的广泛重视。它们具有调节免疫细胞的活性，参与炎性细胞的聚集、游走和活化作用。TNF-α是一种单核因子，主要由单核细胞和巨噬细胞产生，是机体分泌的早期炎症反应的一种细胞因子。正常水平的TNF-α可以抵抗细菌、病毒的感染，促进组织修复，引起肿瘤细胞凋亡，在炎症反应、细胞免疫、肿瘤免疫中发挥重要作用。但是当TNF-α在人体内大量的产生和释放后，可通过多种通路激活转录因子，分泌炎性细胞，加重炎症反应；也可促进中性粒细胞产生和释放超氧化基团、弹性蛋白酶等炎症介质，导致肺血管内皮细胞损伤、肺间质水肿、肺不张、组织局部微循环障碍，严重时可引起急性呼吸窘迫综合征[10]。有研究发现，缺血再灌注后肺组织内TNF-α含量明显增加，高于假手术组、药物干预组和外周血中的含量[11]。IL-8是一种中性粒细胞趋化因子和活化因子。缺血再灌注损伤可促使中性粒细胞和内皮细胞产生大量的IL-8，加重PMN的聚集和黏附，导致肺进一步损伤。有研究证实，IL-8可以特异性地出现在炎症部位，其水平与肺组织损伤密切相关[12，13]。

缺血再灌注能通过中性粒细胞、血管内皮细胞和单核细胞表达的细胞黏附分子增多，使局部白细胞粘附聚集并激活，大量炎性细胞因子释放，最终导致微血管通透性增加，组织水肿，血栓的形成，细胞实质死亡，所以炎性反应在缺血再灌注损伤的发生和发展中起到重要作用。探索如何抑制缺血再灌注损伤引起的炎症反应成为目前对缺血再灌注损伤保护的关键。

2 PPARγ的结构分布功能

过氧化物酶增殖体激活受体（peroxisome proliferator- activated receptor，PPAR）是核素受体超家族的成员，是最早于降血脂药物氯贝丁酯服用后肝脏实质细胞内发现的，具备介导过氧化物酶体增殖作用的分子[14]。它属于Ⅱ型核激素受体超家族成员，根据PPAR生物结构的不同，可分为PPARα、PPARβ（PPARδ）及PPARγ 3种亚型。机体组织中3种亚型的表达水平各不相同，分别参与机体众多生理和病理的调控过程[15]。PPARγ作为PPAR重要的一种亚型，根据启动子和拼接方式不同，又可分为PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3和PPARγ4。其中因PPARγ1、3、4 mRNA生成相同的产物，所以一般将PPARγ分为PPARγ1和PPARγ2两种亚型。其中人PPARγ1由477个氨基酸组成，人PPARγ2氨基末端比PPARγ1多28个氨基酸，由505个氨基酸组成[16]。

PPARγ在肺中广泛分布，肺组织、Ⅱ型肺泡上皮细胞中主要表达PPARγ1。PPARγ的主要功能是PPARγ激动剂与小分子进入核配体结合加入氨基酸残基的调节靶基因的转录活性。PPARγ反应与PPAR在目的基因启动子元素，激活或抑制靶基因的转录，从而改变蛋白质的合成，使PPARγ有各种各样的生物效应，脂肪细胞分化，糖、脂质代谢异常以及动脉硬化泡沫细胞形成和炎症反应起着重要的作用。近年研究发现[17，18]，PPARγ及其配体具有广泛的抗炎作用，参与心脏、肝、肾等多个器官纤维化的发生和发展。对肺组织细胞的研究发现，支气管上皮细胞、T淋巴细胞、肥大细胞、巨噬细胞及支气管黏膜下层和气道平滑肌均有PPARγ的表达[19]，PPARγ激动剂对慢性阻塞性肺疾病、哮喘、急性呼吸窘迫综合征具有显著减轻肺部炎症的作用[20]。目前针对PPAR及其配体的抗炎作用机制的大量研究显示，PPARα和PPARγ对活化及炎症反应免疫应答具有负调节作用[21-23]。PPARγ免疫介导信号的负反馈调节固有细胞和肺组织细胞的激活、增殖和炎症反应的基因转录，导致限制肺间质炎症和纤维化可发挥重要作用。肺微血管内皮细胞作为血管内皮细胞的一类，在肺部炎症环境中容易受到损伤，其结构完整性和炎性介质的分泌，对炎症的发展起到促进的作用。PPARγ可通过表达于血管内皮细胞，降低炎症因子减轻炎症反应的特性[24]。有研究证明血管内皮细胞亦能产生一定含量的ICAM-1、VCAM-1，而PPARγ可通过作用于血管内皮细胞抑制ICAM-1、VCAM-1表达，减少内皮-白细胞黏附[25，26]。PKC参与的信号通路是细胞内重要的通路之一，在调节细胞分化、增殖、代谢及癌变中具有十分重要的作用[27]，PPARγ的配体可通过此信号通路，减少ICAM-1、VCAM-1、E-选择素的表达[28]，并可通过调节TNF-α起到抗炎作用[29]。

3 PPARγ与缺血再灌注肺损伤

大量的实验研究显示，PPARγ的配体可以通过PPARγ的依赖性和非依赖性，调控多条炎症信号的转导，抑制多种促炎介质的表达，起到抗炎的作用[30]。在炎症反应中可以激活PPARγ，从而干扰NF-κB、NFAT、AP-1等因子的转导，抑制促炎介质的基因表达[31]。

NF-κB为一个转录因子蛋白家族，包括5个亚单位，其中最常见的NF-κB二聚体是p65与p50组成的异二聚体，在人体内分布广泛，含量丰富，生物活性也最高[32]。在缺血再灌注等应激状态下，NF-κB可被激活，进入到细胞核内，启动和调控IL-1β、TNF-α、ICAM-1、VCAM-1、E-选择素、IL-8等多种与炎症反应有关的基因表达。并且NF-κB调节的产物亦可进一步激活NF-κB，形成一个延续炎症反应的正反馈环路[33]。Leininger等[34]以猪为动物模型的试验显示，PPARγ激动剂可以抑制巨噬细胞的活化，并下调TNF-α、IL-1β、IL-8等多种炎症反应有关因子的表达。Okada 等[35]在小鼠肺缺血再灌注模型中证实，激活PPARγ（曲格列酮预处理） 可下调靶基因IL-1β、巨噬细胞炎性蛋白-2（MIP-2）和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1） 的表达，同时显著减轻肺组织白细胞聚集，改善肺功能，提高存活率。激活PPARγ也可防止NF-κB的激活，阻止炎症因子及其产物生成，如TNF-α、CINC、ICAM-1、VCAM-1等[36]。

AP-1是细胞内的一种转录因子，是由c-Fos和c-Jun组合形成的异二聚体。AP-1上调含有TPADNA应答元件（TRE； 5'-TGAG/CTCA-3'）的基因的转录。AP-1异二聚体通过亮氨酸拉链形成，并通过特定的保守序列与基因结合来启动基因的表达。它参与了炎症反应、细胞增殖、细胞凋亡等基因的调节，在缺血再灌注中，炎症反应是肺损伤的重要原因，而AP-1可以诱导细胞凋亡，IL-1β、TNF-α、ICAM-1、VCAM-1等炎症因子和黏附因子的生成。PPARγ能通过竞争抑制AP-1的活性[37]，抑制细胞凋亡、炎症因子和黏附因子的生成，从而缓解缺血再灌注对肺的损伤。

NFAT是一类转录因子家族，在免疫反应中对转录基因起到重要作用。在T细胞介导的炎症反应中，PPARγ配体可以通过影响NFAT的DNA结合和转录活性，来抑制IL-2基因的表达。NFAT与AP-1的家族蛋白等转录因子具有协同作用，在炎症反应中PPARγ能够通过抑制AP-1的活性，影响NFAT的表达，IL-2作为NFAT的启动子也受到抑制。而IL-2可以使所有的T细胞增殖，并产生CK促使NK细胞毒性及LAK细胞的增殖，加剧炎症反应。IL-2是体内免疫反应的重要因子，并参与炎症反应和排斥反应，所以PPARγ配体可以抑制IL-2表达，缓解缺血再灌注对肺的损伤[38]。

Birrell等[39]研究发现PPARγ在肺内的多种细胞均有表达，包括单核巨噬细胞、上皮细胞、内皮细胞和血管平滑肌细胞。当PPARγ被激活后可以通过抑制细胞因子、趋化因子和黏附因子等，调节炎症反应的发生及发展，起到抗炎作用。Collino等[40]在许多缺血再灌注模型中，PPARγ及其配体具有抑制炎症反应的作用。

4 结语

目前研究肺缺血再灌注损伤中PPARγ具体作用机制尚未阐明，但是PPARγ在缺血再灌注损伤中对肺的保护作用已经受到研究人员的关注。PPARγ的激动剂在临床上已被广泛应用，而其在缺血再灌注损伤中的具体作用机制则需要人们进一步研究。

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（收稿日期：2014-01-08）