鄭翰華 楊靖梅 吳亞菲 (口腔疾病研究國家重點實驗室,國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心,四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙周病科,成都 610041)
既往觀點認為多種免疫細胞和細胞因子相互作用可誘發(fā)炎癥反應(yīng)[1]。隨著研究深入,現(xiàn)有觀點認為炎癥消退障礙是炎癥遷延不愈、組織損傷加重的原因之一,因此促進炎癥消退可能成為炎癥治療的新方向。
SPMs是一類脂質(zhì)介質(zhì),由必需脂肪酸衍生而來,包括脂氧素(Lipoxin,LX)、消退素(Resolvin,Rv)、保護素以及Maresins(MaR)[2]。炎癥消退階段,巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞,通過胞葬作用保護周圍組織免受凋亡細胞內(nèi)容物損害。MaR是唯一由巨噬細胞分泌的SPM,具有強大抗炎活性[3]。本文就MaR的生物學(xué)效應(yīng)及機制進行綜述。
MaR是在炎癥消退過程中由巨噬細胞分泌的內(nèi)源性二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)衍生物,主要包括MaR1、MaR2和MaR-LS。MaR1、MaR2和MaR-LS為同分異構(gòu)體,由于羥基、碳碳雙鍵位置不同具有不同結(jié)構(gòu),從而發(fā)揮不同作用,其中MaR1已被證實具有強大抗炎作用。MaR1主要由M2型巨噬細胞合成,活化的巨噬細胞在12-脂氧合酶(12-lipoxygenase,12-LOX)作用下,在DHA分子的第14位碳原子插入氧原子,產(chǎn)生13S,14S-環(huán)氧化物中間體,通過環(huán)氧化物水解反應(yīng)在15-LOX作用下合成MaR1,其完整的立體結(jié)構(gòu)式為7R,14S-2OH-4Z,8E,10E,12Z,16Z,19Z-DHA[4]。此外,血小板和中性粒細胞聯(lián)合作用也可產(chǎn)生MaR1,血小板中的12-LOX將DHA分子轉(zhuǎn)化為13S,14S-環(huán)氧化物中間體,在中性粒細胞中轉(zhuǎn)化為MaR1[5]。
2.1 中性粒細胞 MARCON等[6]分離了小鼠骨髓來源中性粒細胞,促炎刺激后中性粒細胞遷移顯著增加,而MaR1預(yù)處理可顯著抑制中性粒細胞遷移,利于炎癥局限。CHIANG等[7]將分離的人外周血中性粒細胞與MaR1在IL-8環(huán)境中共培養(yǎng),顯微鏡記錄中性粒細胞相對于IL-8環(huán)境的距離,實時記錄中性粒細胞向IL-8的趨化過程,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組相比,MaR1處理組中性粒細胞距IL-8環(huán)境更遠,提示MaR1能夠降低中性粒細胞的趨化作用,說明MaR1可直接抑制中性粒細胞向炎癥因子遷移,將中性粒細胞限制在炎癥部位,促進炎癥消退。
GONG等[8]在培養(yǎng)的中性粒細胞中加入LPS,Western blot檢測發(fā)現(xiàn)抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤-2(B cell lymphoma 2,Bcl-2)和髓細胞白血病-1(Myeloid cell leukemia 1,Mcl-1)表達迅速增加,MaR1預(yù)處理的中性粒細胞則不會出現(xiàn)Bcl-2和Mcl-1表達增加;同時,通過流式細胞術(shù)分析凋亡的中性粒細胞百分比,發(fā)現(xiàn)MaR1處理組中性粒細胞凋亡百分比顯著升高,說明MaR1可誘導(dǎo)中性粒細胞凋亡。
2.2 巨噬細胞 巨噬細胞吞噬凋亡的中性粒細胞對炎癥消退具有重要意義,巨噬細胞識別并吞噬凋亡的中性粒細胞促進炎癥消退[9]。如巨噬細胞不能及時完成這一過程,則中性粒細胞細胞膜破裂,胞內(nèi)多種酶進入周圍組織,導(dǎo)致組織損傷[10]。SERHAN等[11]將MaR1預(yù)處理的巨噬細胞與中性粒細胞共培養(yǎng),熒光檢測儀評估巨噬細胞吞噬中性粒細胞的數(shù)量,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,MaR1增加了吞噬中性粒細胞的數(shù)量,推測MaR1可誘導(dǎo)巨噬細胞對凋亡中性粒細胞的胞葬作用[12]。GONG等[8]在LPS刺激小鼠氣管后靜脈注射MaR1,收集支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF),光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),與對照組相比,含有凋亡小體的巨噬細胞增加,說明MaR1可促進巨噬細胞的胞葬作用。
另外,MARCON等[6]發(fā)現(xiàn)LPS刺激的巨噬細胞中加入MaR1,IL-1β、IL-6、TNF-α和INF-γ等M1型巨噬細胞相關(guān)因子水平顯著降低,提示MaR1可抑制巨噬細胞向M1型極化;QIAO等[13]對急性肺損傷小鼠靜脈注射MaR1后通過流式細胞術(shù)檢測小鼠肺組織來源巨噬細胞,與對照組相比,MaR1注射后第2天,M1型巨噬細胞比例降低,M2型巨噬細胞比例升高,M2/M1升高,說明MaR1在炎癥早期可促進巨噬細胞向M2型極化,促進炎癥消退,加速組織修復(fù)[14]。CHIANG等[7]采用熒光顯微鏡實時記錄巨噬細胞對熒光標記的大腸桿菌的吞噬作用,發(fā)現(xiàn)加入MaR1后,巨噬細胞對大腸桿菌的吞噬作用增強;MaR1作用于LGR6質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的人外周血單核巨噬細胞時,其對大腸桿菌的吞噬作用進一步增強,推測MaR1可能通過LGR6增強巨噬細胞的吞噬作用。
2.3 Th17/Treg Treg和Th17動態(tài)平衡對維持機體穩(wěn)態(tài)有重要意義,Treg和Th17比例失衡會導(dǎo)致慢性炎癥遷延不愈[15-16]。CHIURCHIù等[17]發(fā)現(xiàn)MaR1不僅抑制Th17產(chǎn)生和IL-17釋放,還可抑制初始T細胞分化成為Th1、Th17,促進其分化為Treg。該研究組使用CD4+初始T細胞分別在有利于Th17和Treg分化的條件下加入MaR1,結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種分化條件下,與未加入MaR1的對照組相比,RORc mRNA表達降低,而Foxp3 mRNA表達上升,說明MaR1可抑制Th17分化,促進Treg分化[17]。
JIN等[18]在CD4+初始T細胞中加入MaR1,流式細胞術(shù)檢測Th17和Treg比例,結(jié)果發(fā)現(xiàn)與對照組相比,MaR1處理組Th17比例降低,Treg比例升高;RT-PCR測定RORc、FoxP3表達,發(fā)現(xiàn)MaR1組RORc表達降低,F(xiàn)oxP3表達升高;ELISA檢測發(fā)現(xiàn),與對照組相比,MaR1可降低上清中IL-17表達,增加IL-10和TGF-β表達,說明MaR1可抑制Th17分化,促進Treg分化。
2.4 Ⅱ型先天淋巴細胞(innate lymphoid cells type2,ILC2) ILC2是一類淋巴細胞亞群,在IL-25和IL-33等刺激下能夠產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-9和IL-13等Th2型細胞因子,在控制炎癥和體內(nèi)免疫平衡中發(fā)揮重要作用[19]。MaR1與ILC2相互作用可抑制NF-κB聚集和NF-κB p65活化,進而抑制ILC2釋放IL-5、IL-13等促炎因子,還能夠增加雙調(diào)蛋白(amphiregulin,AREG)產(chǎn)生,促進Treg分泌免疫抑制性外泌體,促進炎癥消退[20-22]。
3.1 消化道疾病 研究發(fā)現(xiàn),MaR1對小鼠急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)有一定治療作用[23-24]。MUNIR等[24]通過ELISA檢測MaR1治療的AP小鼠血清中淀粉酶、脂肪酶、IL-1β、IL-6水平,相較于對照組顯著降地;HUANG等[25]通過ELISA檢測發(fā)現(xiàn)MaR1治療后,AP小鼠血清中抗炎因子IL-10含量升高,且高劑量MaR1作用更顯著,提示MaR1可抑制AP小鼠血清炎癥因子表達,且呈濃度依賴性。同時,LV等[23]通過Western blot檢測發(fā)現(xiàn),MaR1處理AP小鼠后,TLR4、MyD88和p-NF-κB p65表達降低,說明MaR1可能通過抑制AP小鼠TLR4/NF-κB信號通路發(fā)揮抗炎作用,從而緩解組織損傷[26]。MUNIR等[24]進一步發(fā)現(xiàn),與健康對照小鼠相比,AP小鼠NF-κB p65從細胞質(zhì)到細胞核的轉(zhuǎn)運增多,注射MaR1后,AP小鼠NF-κB p65轉(zhuǎn)運受到抑制,提示MaR1降低了胰腺組織中NF-κB活化,進而降低TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎因子表達,減輕胰腺炎嚴重程度[27]。提示MaR1對AP炎癥消退具有一定促進作用。
3.2 呼吸道疾病 FREEDMAN等[28]通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用檢測發(fā)現(xiàn),哮喘患者氣道黏膜中DHA水平降低,來源于DHA的MaR1水平也降低[3]。歐國春等[29]通過HE染色比較MaR1治療哮喘小鼠后肺氣道上皮細胞損傷情況,發(fā)現(xiàn)相較于對照組,MaR1治療組上皮受損減輕,且支氣管和血管周圍炎癥細胞浸潤減少。同時,統(tǒng)計收集的BALF炎癥細胞總數(shù)、肺泡巨噬細胞、嗜酸性粒細胞、中性粒細胞數(shù)量,結(jié)果顯示,與哮喘組相比,MaR1處理組炎癥細胞總數(shù)、嗜酸性粒細胞和中性粒細胞數(shù)量減少,提示MaR1可減輕哮喘小鼠肺部炎癥,同時發(fā)現(xiàn)哮喘組小鼠BALF中IL-13、IL-4和IL-5和血清中IgE、卵清蛋白特異性IgE水平顯著高于健康小鼠,給予MaR1后,上述炎癥因子及免疫球蛋白表達均顯著降低,提示MaR1可能通過抑制IgE相關(guān)Th2免疫應(yīng)答減輕哮喘小鼠肺部炎癥。GONG等[30]發(fā)現(xiàn),MaR1治療后急性肺損傷小鼠BALF中TNF-α、IL-1β、IL-10、IL-6等促炎因子、CXC型趨化因子角化細胞源性趨化因子水平顯著降低,且肺組織中性粒細胞浸潤受抑制。另外,MaR1還可下調(diào)細胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)、P-選擇素及CD24表達,從而抑制中性粒細胞黏附。NORDGREN等[31]發(fā)現(xiàn)暴露于有機粉塵的小鼠腹腔注射MaR1能夠減少支氣管上皮細胞IL-6、ICAM-1表達,減少支氣管中中性粒細胞浸潤,從而減輕小鼠肺部炎癥反應(yīng)。綜上,MaR1對呼吸系統(tǒng)炎癥有一定治療作用。
3.3 免疫系統(tǒng)疾病 MaR1對關(guān)節(jié)炎治療也具有一定作用。JIN等[18]通過超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜定量檢測發(fā)現(xiàn)活動性RA患者血液和關(guān)節(jié)滑膜液中MaR1水平顯著低于非活動性RA患者。NORLING等[32]也證實RA小鼠關(guān)節(jié)中MaR1分泌減少。JIN等[18]通過RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)活動性RA患者外周血中Foxp3 mRNA表達顯著降低,而RORc mRNA表達上調(diào),F(xiàn)oxP3/RORc降低,說明RA患者外周血中Treg減少,Th17增多,Treg/Th17比例失衡,進一步通過ELISA檢測關(guān)節(jié)炎(collagen-induced arthritis,CIA)小鼠發(fā)現(xiàn),小鼠腹股溝和腋窩淋巴結(jié)中促炎因子TNF-α、IFN-γ、IL-1β、IL-6及Th17相關(guān)細胞因子IL-17水平上調(diào),而Treg相關(guān)因子IL-10和TGF-β水平降低,提示MaR1可能是通過上調(diào)Treg/Th17比例促進關(guān)節(jié)炎癥消退。
3.4 內(nèi)分泌疾病 糖尿病是一種全身低度炎癥性疾?。?3]。HONG等[34]認為糖尿病會破壞巨噬細胞功能,導(dǎo)致SPM生成不足,炎癥不能及時消退。研究表明,糖尿病患者血漿中MaR1水平顯著降低[35]。TANG等[36]通過Western blot、RT-PCR和免疫熒光檢測小鼠腎小球系膜細胞NLPR3、IL-1β表達,發(fā)現(xiàn)其在高糖組中表達增加,MaR1處理后表達降低;同時通過RT-PCR和ELISA檢測腎小球系膜細胞TGF-β1和纖維連接蛋白(fibronectin,F(xiàn)N)表達,結(jié)果顯示高糖組腎小球系膜細胞TGF-β1和FN表達增加,MaR1處理后二者表達降低,推測MaR1可通過促進炎癥消退減輕早期纖維化,治療糖尿病腎病。
3.5 膿毒血癥 HAO等[37]發(fā)現(xiàn)MaR1能夠顯著提高膿毒血癥小鼠存活率。HE染色發(fā)現(xiàn)MaR1治療組小鼠肺和肝臟組織中炎癥細胞數(shù)量顯著減少,肺組織出血減輕,表明MaR1可減輕膿毒血癥小鼠肺和肝臟炎癥反應(yīng),對器官起保護作用[38]。同時發(fā)現(xiàn)與對照組相比,膿毒血癥小鼠血清中的TNF-α和IL-6水平顯著升高,而MaR1處理后,上述細胞因子水平下降。HAO等[37]進一步利用主成分分析發(fā)現(xiàn),MaR1可影響膿毒血癥小鼠血清和肺代謝模式,膿毒血癥小鼠血清中低密度脂蛋白/極低密度脂蛋白、葡萄糖、異亮氨酸和丙酮水平降低,MaR1處理顯著提高了以上代謝產(chǎn)物水平;膿毒血癥小鼠肺組織中乙酸鹽和異亮氨酸水平升高,MaR1治療后,兩種代謝物水平均下降,說明MaR1還可通過調(diào)整機體代謝維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。
3.6 牙周疾病 WANG等[39]通過液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜檢測發(fā)現(xiàn)局限型侵襲性牙周炎(localized aggressive periodontitis,LAP)患者外周靜脈血中MaR1表達減少,體外試驗發(fā)現(xiàn),與健康對照者相比,LAP患者巨噬細胞對牙齦卟啉單胞菌(Parphyromonas gingivalis)、伴放線聚集桿菌(Aggregatibacter actinomycetemcomitans)等牙周致病菌的吞噬能力減弱,加入MaR1后,巨噬細胞對以上兩種致病菌的吞噬能力顯著提高。最近一項臨床前研究發(fā)現(xiàn),在大鼠第一磨牙拔牙窩放置含MaR1的明膠海綿,發(fā)現(xiàn)MaR1可使拔牙創(chuàng)面提前2~4 d閉合,矢狀面組織學(xué)切片也顯示,與對照組相比,MaR1組傷口寬度顯著縮短,證實MaR1可加速傷口愈合,同時顯微計算機斷層掃描測量發(fā)現(xiàn)放置MaR1的部位牙槽骨吸收減少,說明MaR1可促進拔牙創(chuàng)面愈合,減少牙槽骨吸收[40]。TOBóN-ARROYAVE等[41]的一項橫斷面研究發(fā)現(xiàn),牙周炎患者唾液中LX4水平降低,但MaR1、Protectin水平升高,說明牙周炎患者唾液中SPM失衡,推測炎癥發(fā)展階段,宿主可能正在合成MaR1、Protectin作為保護性屏障以減輕牙周組織受破壞程度,但其作用尚不足以抵消骨吸收部位LPS的促炎作用。ALBUQUERQUE-SOUZA等[42]在炎癥狀態(tài)下的人牙周膜干細胞(human periodontal ligament stem cells,hPDLSCs)中加入MaR1,RT-PCR和免疫熒光檢測發(fā)現(xiàn),加入MaR1后,牙周膜標志物α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、Tenomodulin、PN表達顯著上調(diào),α-SMA、Tenomodulin、PN可通過促進成纖維細胞、成骨細胞和干細胞遷移及膠原纖維形成參與牙周膜再生。同時流式細胞術(shù)證實hPDLSCs中以上標志物和CD44、CD73、CD105表達增加,CD44、CD73和CD105作為TGF-β受體,在炎癥過程中刺激成纖維細胞黏附和遷移,促進纖維組織形成。
炎癥消退是機體恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的重要生理過程,炎癥消退障礙與多種炎癥性疾病發(fā)展密切相關(guān),促進炎癥消退成為治療炎癥性疾病的一種新策略。因此,作為特異性促炎癥消退介質(zhì),MaR1在炎癥性疾病治療中有著廣泛應(yīng)用前景,但MaR1在炎癥性疾病中的作用及機制有待進一步探索。