[doc] 细胞因子与发热机制研究进展

1、细胞因子与发热机制研究进展?1156?细胞因子与发热机制研究进展*谢新华,综述董军审校暨南大学医学院病理生理教研室(广州510632);赣南医学院生理教研室(江西赣州341000)细胞因子是由免疫细胞和部分非免疫细胞合成和释放,具有细胞间信息传递,免疫调节作用的一大类小分子蛋白质或多肽.其中部分细胞因子与发热反应关系密切,在发热中起重要作用:有些促炎细胞因子(proinflanunatorycytoldnes)如几一1,IL一6,TNFCt等是重要的内生致热原,具有明显的致热作用;而另一些抗炎细胞因子(antiinflammatorycytokines)如IIJ一10,ILl-a具有解热作用.随着基因敲除技术,电生理技术等的发展和应用,细胞因子在发热中作用的研究取得了一些进展.1与发热相关的细胞因子1.1IL一1家族和几一1J3白介素一1家族包括几一1B,IIJ一1a,IL一1受体内源性拮抗蛋白(ILl-a).它们作用于相同的受体:白介素一1受体(几一1R).IL一1R分为工型(IL一1R工)和型(IL一1R),IL一1R工属于Toll样受体家族成员,几一1与IL一1RI结合后,通过T

2、0样受体信号转导途径促进细胞因子(几一1J3,IL一1a,IL一6,TNFCt等)的表达_lJ.IL一1R与IL一1也具有高亲和力,但与之结合后不能激活后续的信号转导途径.实验性小鼠,家兔,人静脉注射LPS均可引起发热,此时血浆和脑脊液几一1J3水平升高;LPS能上调IL一1J3,IL一1a,IL一1RI的表达,而通过抑制IL一1RI1mRNA的转录下调IL一1RI1表达.Kozak等利用IL一1B基因敲除(knockout,KO)技术发现,小剂量LPS(100ks,ip)诱导的发热中,KO小鼠与野生型(wildtype,WT)小鼠相比仅表现为小幅度抑制;而大剂量LPS(如2.5rag/kg,ip)诱导的发热中,KO小鼠24h内的发热峰值明显减小.这些实验证据均说明IIJ一1J3是一种重要的致热性细胞因子.1.2IIJ一1受体拮抗蛋白(interleuldn一1receptorantagonist,IL一1l-a)IL一1l-a与IIJ一1RI也具有较高的亲和力,但结合后不能激活后续的信号转导途径,是IL一1p的竞争性抑制剂.Cartmell等_2j在实验中预先给予IIJl-a或使IL

3、l-a在体内过度表达均可减轻IL一1J3引起的发热,延迟发热时间并提高对IIJ一1J3,IL一1a的耐受性;而皮下注射LPS引起局部IIJ一1J3,IIJ一1a浓度升高,2h后IIJ一1l-a水平升高,且IL一1m的浓度与发热程度呈负相关.Xin等在豚鼠视前下丘脑脑片实验中发现,人重组IIJ一1J3能减少热敏神经元的放电频*国家中医药管理局基金资助项目(编号:2003LHR13)2广东省中医药管理局基金资助项目(编号:1040074-);/x通讯作者率,增加冷敏神经元的放电频率,而几一1l-a能抑制IIJ一1J3的上述作用.由此看来,IIJ一1l-a是重要的内源性IL一1拮抗剂,具有限制发热的作用.1.3肿瘤坏死因子一ct(TNFa)TNFCt以三聚体形式存在于血液,并以三聚体与其受体I型(p55)和型(p75)结合.实验中给大鼠静脉注射一a可以诱导发热,且血浆IIJ一1,几一6浓度升高,说明TNFa有致热作用,其机制之一可能是通过诱导IIJ一1,IIJ一6的合成.Leon等用TNF受体基因敲除技术对小剂量LPS和松节油引起的发热进行研究,发现TNFKO小鼠和WT小鼠体温变化均无明显差

4、异,提示TNF在小剂量LPS和松节油致发热中似乎不起作用.1.4白介素一10(一10)几一10是内源性抗炎细胞因子.Camnell等_3J发现给小鼠腹腔和脑室内注射鼠重组型IL一10能抑制革兰阳性和阴性细菌毒素所致发热,并伴有血浆IIJ一6水平降低,而中和IIJ一10则使发热时程延长,水平升高.用基因敲除技术进一步表明,不论是大剂量还是小剂量LPS所致发热,IIJ一10KO小鼠的发热峰值和时程均高于WT小鼠,且血浆中几一6水平也高于WT小鼠;但在松节油引起的发热,IL一10KO小鼠与WT小鼠体温变化无明显差别,提示IIJ一10可能不参与松节油性发热.几一10限热作用的机制可能为IL一10与几一10受体结合后通过JakStat信号转导途径,抑制促炎性细胞因子IIJ一6,IIJ一1,TNFa等的合成来实现.1.5白介素一6(IIJ一6)传统实验方法得到的大量实验结果表明,IL一6是重要的致热性细胞因子,随着基因敲除技术的应用,进一步得到证实.Kozak等发现用小剂量LPS可引起wT小鼠中等程度的发热,但未能引起IIJ一6KO小鼠出现发热;大剂量LPS使两种小鼠出现相似的发热及炎症反应:说明

5、IIJ一6在LPS性发热中起重要作用,但作用机制依鳆于LPS剂量:小剂量可能激活依赖于IL一6/gp130的信号转导通路,而大剂量可能同时激活依赖于和非依赖于IL一6/gp130的信号转导途径.重组小鼠TNFa可以使WT小鼠出现明显的发热,但对IIJ一6KO小鼠的体温几无影响;利用IIJ一6基因敲除技术也可以完全阻断小鼠松节油性发热.由此可知,IIJ一6是多种致热原引起发热的重要介质,起着更核心的作用.2细胞因子致热信号传入中枢的可能途径2.1细胞因子通过血脑屏障处特异的转运体转运入脑有实验表明,在血脑屏障毛细血管床部位存在特广东医学2O05年8月第26卷第8期异的可饱和性IL一1,一6,肿一a,ILra转运体,但未发现一10转运体_4j.外周血中的细胞因子(如一1,一6,TNFa)可能通过相应的转运体转运入脑.2.2直接通过终板血管器作用于体温调节中枢终板血管器(0)存在有孔毛细血管,是血脑屏障的薄弱环节,对大分子物质有相对较高的通透性.炎症,发热时,其通透性可能进一步增加,外周致热性细胞因子经过此处入脑.2.3细胞因子通过迷走神经向体温调节中枢传递发热信号自从发现隔下迷走神经切断的

6、小鼠对静脉注射IL一1,LPS未引起发热反应以来,许多学者对迷走神经介导发热作用机制进行了研究:路秀英等观察到膈下迷走神经切断术能抑制LPS引起的下丘脑室旁核神经元的活动而抑制发热;杨永录等5在胆碱能阻断剂对梭曼引起大鼠降温效应中也证明,梭曼降温作用主要是通过毒蕈碱型胆碱能通路.最近Tracey等发现刺激外周迷走神经可减少LPS引起的肝内TNFa以及腹腔巨噬细胞肿一a,IL一1G,IL一18,IL一6的合成;Wang等J对其机制作了进一步研究,认为主要是通过乙酰胆碱与烟碱样胆碱能受体的a一7亚基结合,启动类胆碱能抗炎途径来实现的.由上可知,迷走神经的传人纤维可传递发热信号,而传出纤维可能通过限制促炎细胞因子的生成而起一定的限热作用.2.4外周细胞因子促进脑内新的致热介质的合成血脑屏障血管内皮细胞及周围的巨噬细胞上能表达ILl,IIJ一6,TNFft.受体.外周致热性细胞因子可能作用于血脑屏障血管内皮细胞及其周围的巨噬细胞上的相应受体,促进中枢性细胞因子及发热介质的合成.外周给予一1能促进OVLT处血管内皮细胞和血管旁的小胶质细胞,巨噬细胞表达环加氧酶(COX),使中枢性发热介质PGE2

7、生成增多.最近DinarelloJ提出,LPS和其他细菌代谢产物也可直接与血脑屏障血管内皮细胞上相应的T0U样受体结合,促进PGE2的合成,从而引起发热.3细胞因子对体温调节中枢的影响体温调节中枢由两部分组成,一是正调节中枢,主要包括视前区一下丘脑前部(P0AH);另一是负调节中枢,主要包括腹中膈(VSA),中杏仁核(MAN)和弓状核.李楚杰等对中枢体温体温调节的机制进行了深入的研究,认为外周致热信号传人中枢后,并不是直接作用于体温调节中枢,而是要由中枢性发热介质来介导:一方面通过正调介质使体温升高,另一方面通过负调节介质限制体温升高,正负调节综合结果决定调定点上移的水平和发热的幅度与时程.3.1正调节介质3.1.1前列腺素E2(prostaglandinE2,PGE2)PGE2是目前研究最多的中枢性正调节介质之一.中枢内PGE2主要来源于脑血管内皮细胞及其周围的巨噬细胞引,?1157?并以旁分泌形式作用于下丘脑温度敏感神经元的PGE2受体;PGE2受体有4种亚型:EP1,EP2,EP3,EP4,其中EP2,EP4与Gs偶联,可引起胞内cAMP水平升高;EP1与Gq偶联,激动之可升高胞

8、浆浓度;EP3可与Gq,Gi和Gs偶联,胞内主要效应表现为Ca2,IP3升高和cAMP降低.至于激动哪种亚型引起体温升高,多数学者倾向于EP3.许多学者对PGE2受体后续的信号转导通路进行了研究:DinarelloJ认为PGE2与EP结合后,通过提高细胞内的cAMP使调定点升高;李沧海等j认为PGE2与EP3结合后,其胞内环节可能与PIPIEIP3一Ca2/CaMCaMK通路有关.3.1.2环磷酸腺苷(cAMP)cAMP是重要的细胞内第二信使.李楚杰及其同事经过大量实验证明cAMP是重要的中枢性发热正调节介质.但Alexandre等【10提出相反的意见,认为热敏神经元内cAMP浓度增高可提高热敏神经元的敏感性,从而导致散热增加使体温下降,cAMP浓度降低才引起发热.但cAMP是通过何种机制引起温度敏感神经元的兴奋性改变需进一步研究.3.1.3促肾上腺皮质激素释放激素(CR)近来有研究表明:致热性细胞因子IL一1G,IL一6能刺激下丘脑合成,释放CRH;第三脑室注射CRH可引起动物体温明显升高,说明CRH在发热中起重要的作用.王华东等认为CRH介导应激性发热早期的体温升高:而在LPS性发

9、热中,中枢CRH具有双重作用,其本身介导LPS发热的体温升高,同时又通过诱导糖皮质激素和AVP等的释放发挥限制体温升高.CRH可能是一种双向调节介质.3.2负调节介质3.2.1一氧化氮一氧化氮(NO)由一氧化氮合酶(N0S)催化L一精氨酸产生.NOS广泛分布于中枢神经系统,POAH,室旁核,O等部位均有表达.NO具有多种生物学功能,在发热调节中也起重要的作用.Steiner等_l0.提出:在POAH区,NO可激活可溶性鸟苷酸环化酶(GC),使cGMP合成增加,进而增强热敏神经元的敏感性,使产热减少;Kn&off等认为NO可能作用于室旁核和下丘脑后部,降低交感神经的紧张性,因而引起散热增加.DePaula等向脑室内注射NOS阻断剂可加强LPS性发热和应激性发热并降低对LPS的耐受性,进一步说明NO在中枢限制发热的作用:杨永录等_l探讨了梭曼降温作用与血浆中NO含量变化的关系,表明中枢内源性NO参与AVP的降温过程.可见,中枢性NO可能是主要起限制体温升高作用的负调节介质.3.2.2精氨酸加压素(AVP)AVP是由下丘脑神经元合成的肽类激素.有资料表明:在LPS,IL一1,PGE2性发热中AVP均起明显的抑制体温升高作用;AVP脑内微量注射具有解热作用;AVP拮抗剂或受体阻断剂可.ll58.阻断AVP

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