低氧暴露下中性粒细胞过度激活与mods发病的关系

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1、低氧暴露下中性粒细胞过度激活与MODS发病的关系【摘要】高原缺氧状态下，机体应激所释放的各种细胞因子能够激活中性粒细胞，中性粒细胞活化后释放弹性蛋白酶等致炎因子，引起组织损伤，甚至导致多器官功能障碍综合征。因此，深入了解中性粒细胞激活与其释放的弹性蛋白酶在致机体损伤过程中的信号转导机制至关重要，以便进一步阐明中性粒细胞及弹性蛋白酶对MODS的诱导作用，为MODS的治疗提供理论依据。【关键词】缺氧；中性粒细胞；中性粒细胞弹性蛋白酶；多器官功能障碍综合征中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophilelastase，NE）是中性粒细胞(PMN)激活后释放的众多蛋白酶中最重要的

2、一种。NE在机体的各种炎症反应、组织损伤过程中均起重要作用。多项研究表明，缺氧能够通过多种信号通路激活中性粒细胞释放弹性蛋白酶，进而破坏全身各内皮屏障间的紧密连接和基质蛋白，同时抑制PMN的正常凋亡，导致更多的NE释放和积聚，最终导致多个重要脏器损伤，甚至诱发多器官功能障碍综合征（MODS）[1]。高原环境下，由缺氧诱发的PMN过度激活进而导致MODS发生的现象在临床治疗中尤为明显，但其机制不清。因此，深入了解低氧暴露下PMN激活机制及其释放的NE在MODS发病中的作用尤为重要。现将这方面的研究进展综述如下。131NE的分子基础NE是主要由中性粒细胞所释放的弹性蛋白酶

3、,其结构为218个氨基酸组成的单一肽链，相对分子质量大约25900，含4个双硫键。其基因ELA2位于第19号染色体短臂末端1个56碱基对片段内，这个区域还包括丝氨酸蛋白酶和蛋白水解酶3基因，因此NE属于丝氨酸蛋白酶家族成员，与其他丝氨酸家族蛋白酶的同源性约为30％～40％[2]。酶的催化中心由3个氨基酸残基(组氨酸41、天冬氨酸88、丝氨酸173)组成，空间位置相互靠近，均由发夹结构延伸到蛋白表面，其中丝氨酸残基侧链上的羟基具有很高的亲和性，并对低电荷的氨基酸具有高度的亲和性而易于与之结合，如缬氨酸、丙氨酸、亮氨酸、蛋氨酸等。以往实验结果表明，成熟的PMN中并无

4、NE的mRNA表达，说明NE基因的高水平转录只限于早幼粒细胞阶段。NE合成后主要储存在PMN嗜苯胺蓝颗粒中，或者表达于被细胞因子初次激活的细胞表面，在嗜苯胺蓝颗粒内，NE的最高浓度可达5mmol/L。2缺氧诱导PMN激活的分子机制2.1缺氧诱导中性粒细胞激活的胞外信号转导机制缺氧状态下，PMN的激活主要是通过白细胞介素8（IL8）与细胞间黏附分子1(ICAM1)介导产生。IL138是目前已知PMN最强的趋化因子和激活剂，有研究报道[3]，缺氧可使IL8mRNA和蛋白质在巨噬细胞内表达显著增加。缺氧发生时，缺氧诱导因子1α（HIF1α）表达增强，HIF

5、1α通过作用于一系列细胞因子如：血管内皮生长因子、促红细胞生成素、诱导型一氧化氮合酶等引起缺氧代偿反应[4]。其中血管内皮生长因子的高表达可使血管通透性升高并诱导新生血管的形成，形成类似“炎症”反应。而IL8可趋化PMN向炎症部位游走聚集，同时使血管内皮细胞表面表达黏附分子受体。并诱导细胞变形、脱颗粒反应、呼吸爆发和溶酶体内酶的释放而激活中性粒细胞[5]。PMN与内皮细胞的黏附是导致中性粒细胞激活的另一重要因素，PMN与内皮细胞间的黏附作用主要分两个阶段[6]：第一阶段，即可逆性黏附阶段，此过程中PMN流动性减慢，滚动并黏附于血管内皮，为进一步黏附创造条件；第二阶段

6、，即细胞间特异性识别阶段，其作用持久，此过程主要由ICAM1及其受体介导。而Combe等[7]研究发现：培养的人肾小管细胞给予缺氧刺激后ICAM1表达明显增高。提示缺氧可能是诱导ICAM1高表达的重要影响因素。2.2缺氧诱导中性粒细胞激活的胞内信号转导机制近年研究发现，PMN激活的分子内信号转导主要是通过PI3K/PKB信号通路实现的。PI3Ks是广泛存在机体各种细胞内的一种激酶，包括PI3Kαβδγ四种亚型，因其能使磷脂酰肌醇的肌醇环D23位置羟基发生磷酸化产生磷酸肌醇3磷酸(PIP3)而得名。PI3Ks是由一个110kU13的催化亚基(P110)与一个调节亚

7、基组成的异二聚体，并根据其信号转导通路的不同而分为两类：Ia类的调节亚基是PI3Kαβδ，Ib类的调节亚基是PI3Kγ[8]。在PMN激活的信号转导过程中，主要是通过IbPI3K介导的G2蛋白偶联的受体(GPCR)途径而起作用的。当IL8与PMN胞外的GPCR结合时，将导致G蛋白的Gα亚基与Gβγ亚基分离，释放的Gβγ与PI3Kγ结合后可活化PI3Kγ。活化的PI3Ks作用其胞膜上的脂质底物生成PIP3，PIP3即可与具有PH(pleckstrinhomology)结构域的多种蛋白激酶结合，从而使蛋白激酶聚集在胞内膜处并发生自我激活或被其他蛋白激酶