丙泊酚对巨噬细胞的作用研究进展

刘 彤综述，曾 思，兰志勋△审校

(1.泸州医学院，四川 泸州 646000;2.四川省医学科学院·四川省人民医院麻醉科，四川 成都 610072)

丙泊酚作为一种安全有效的静脉麻醉剂，常用于全身麻醉诱导、维持以及ICU患者辅助通气治疗时的镇静，同时具有起效快、作用时间短、消除快、术后恶心呕吐发生率低等优点［1］。巨噬细胞是参与机体免疫调节和炎症反应的主要细胞。其细胞内含有溶酶体和线粒体，具有强大的吞噬功能，可吞噬侵入机体的有害物质，调节机体的免疫功能。作为内毒素(lipopolysaccharide，LPS)的主要效应细胞，可以释放多种促炎性细胞因子和抗炎介质［2］。丙泊酚对巨噬细胞作用的研究越来越受到关注。研究认为丙泊酚可以抑制巨噬细胞产生炎症因子，从而发挥抗炎效应［3，4］。同时，丙泊酚还具有抑制巨噬细胞吞噬功能、调节凋亡等作用。因而，本文对丙泊酚调节巨噬细胞作用综述如下。

1 丙泊酚的抗炎作用

丙泊酚的抗炎特性表现在抑制炎症介质的生成和趋化因子的产生，以及诱导型一氧化氮合酶(Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS)的合成等等。在丙泊酚的抗炎机制研究领域中炎症信号通路的研究最为广泛。这些研究主要集中在丙泊酚对LPS所引起信号转导的抑制，特别是核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)通路［5］和转录因子活化蛋白 1(activating protein 1，AP-1)传导通路［6］。

1.1 信号通路

1.1.1 NF-κB信号通路 NF-κB是一个普通的转录因子，参与多种炎症基因表达的调节。它是一种二聚体蛋白质，静息状态下在细胞质中与抑制蛋白IκB 结合形成无活性的三聚体。Wu 等［3］用Raw264.7细胞研究提示暴露于LPS能增加细胞核内NF-κB的量。丙泊酚处理后，细胞核内因LPS增加的NF-κB的量会被抑制。Chiu等［7］实验发现丙泊酚对革兰阳性菌细胞壁特殊组份脂磷壁酸诱导产生的NF-κB也有抑制作用。其机制可能是丙泊酚的刺激能抑制LPS或者脂磷壁酸激活的促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)/细胞外信号调节蛋白激酶l/2(extracellular-signal regulaced kinasel/2，ERKl/2)，在上游调节 NF-κB 向细胞核的转移［7，8］。值得一提的是丙泊酚可减少活性氧的产生和活性氧-介导的蛋白激酶B的活化，它是NF-κB激活中至关重要的介质［9］。

LPS是革兰氏阴性菌细胞壁的组成成分，也是诱导巨噬细胞产生炎症的启动因素。LPS与巨噬细胞上LPS结合蛋白结合，再通过细胞膜上跨脂质双分子层的ToLL样受体4(toll-like receptor 4，TLR4)的作用将刺激信号转导到巨噬细胞内，ToLL样受体的胞内结构域与髓样分化因子88作用，导致IL-l受体相关激酶(IL-l receptor associated kinase4，IRAK-4)磷酸化，其可使TNF受体相关因子(TNF receptorassociated factor6，TRAF-6)激活。TRAF-6激活后使IκB从三聚体上脱落，从而NF-κB从细胞质转移到细胞核，与炎症介质基因启动子上的相应序列结合，调节炎症介质如 TNF-a、IL-1、IL-6、IL-8 等的产生［6］。Wu 等［3］还发现 LPS 诱导 TLR4 mRNA 表达的增加在丙泊酚刺激后受到了抑制。革兰氏阳性菌引起的炎症是由于细胞壁上的脂磷壁酸激活ToLL样受体2。ToLL样受体2是巨噬细胞内的一个主要受体。在下调Raf磷酸化作用方面，丙泊酚与ToLL样受体2 siRNA有相似的作用［7］。说明丙泊酚调节脂磷壁酸诱导的Raf磷酸化作用，进而抑制MEK1/2的激活及随后的NF-κB从细胞质向细胞核的转移。

1.1.2 AP-1传导通路 在ToLL样受体介导的炎症激活过程中，髓样分化因子88与IRAK-4形成复合物，IRAK-4磷酸化IRAK-1，使IRAK-1从髓样分化因子88上脱离［10］。脱离的 IRAK-1与 TRAF-6形成复合物，使TRAF-6泛素化，激活转化生长因子β活化酶1、p38亚族蛋白、ERKl/2和c-Jun氨基末端蛋白激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK1/JNK-2)等，它们最终可使AP-1激活，激活的AP-1与炎症介质基因启动子区上的相应序列结合，调节炎症介质的产生［6］。实验研究表明丙泊酚可以抑制ERK1/2的信号传导，从而抑制 AP-1 的激活［7］。Chung-Hsi等［9］却发现丙泊酚处理并不影响ERK1/2、p38和JNK的表达。造成实验结果不同的原因还需要进一步的研究。丙泊酚通过依赖髓样分化因子88的NF-κB通路和AP-1通路减少炎症早期因子的产生，从而抑制机体的炎症反应。丙泊酚还可影响炎症的其他信号通路，如TLR4介导的TRAM/TRIF通路。各条通路之间又相互联系，构成复杂的关系网。

1.2 炎症因子

1.2.1 前列腺素 E2(prostaglandin E2，PGE2) 在实验中检测到PGE2在炎症部位高表达。Stachowska 和 Harris等［11，12］认为 PGE2可以通过促进血管舒张和增加血管通透性来促使血浆蛋白外渗而使炎症加重。巨噬细胞因具有产生大量PGE2的能力，所以被认为是在炎症调节方面最重要的细胞。巨噬细胞以花生四烯酸为原料，在环氧合酶(cyclo-oxygenase，COX)的催化下生成PGE2。COX有两种同工酶COX-1和COX-2。COX-1几乎在所有组织中都持续表达，然而COX-2在休眠状态通常不表达，但在特定种类细胞中能被不同类型的刺激诱导产生。据报道［13］在小鼠腹膜巨噬细胞中，丙泊酚能抑制COX的活性，来抑制PGE2的产生。Jang等［14］发现丙泊酚对PGE2的影响与COX-2缺乏对PGE2的影响相似。表明了丙泊酚有较强的抑制COX-2的能力。这些研究表明，PGE2促进炎症反应，而丙泊酚可以通过减少PGE2的产生抑制炎症反应。进一步说明了丙泊酚通过抑制COX活性来调节炎症的发展过程。

1.2.2 转化生长因子β1(transforming growth factor beta 1，TGF-β1) 研究说明丙泊酚通过调节TGF-β1的活性来抑制机体的炎症反应［15］。其机制为丙泊酚能促进分泌静态TGF-β1，也能促进TGF-β1从静止状态向激活状态转变。且已证实无论LPS刺激是否存在，TGF-β1都能降低NF-κB的活性，从而调节炎症反应［16，17］。

2 丙泊酚的抗氧化作用

2.1 丙泊酚的结构 丙泊酚具有抗氧化作用的原因之一是其与含酚的生育酚和丁羟甲苯在结构上相似［18］。α-生育酚是一种脂溶性维生素，是机体最主要的抗氧化剂之一。α-生育酚抗自由基功能是由于其自身结构是一种苯骈吡喃的衍生物，在其苯环上有一个活泼的羟基，具有还原性，其次在五碳环上有一饱和的侧链，这两点决定了α-生育酚具有还原性和亲脂性。当自由基进入脂相时，α-生育酚起到捕捉自由基作用。所以丙泊酚具有直接清除羟基氯化物、超氧化物、过氧化氢和羟基自由基的抗氧化能力［18］。丙泊酚还可以通过清除过氧亚硝酸盐来降低氧化应激诱导的脂质过氧化反应［19］。Chung-Hsi等［9］认为LPS激活的RAW264.7细胞经丙泊酚处理后可诱导Akt和NF-κB的失活，具体机制与其抗氧化特性相关。

2.2 iNOS/一氧化氮(nitric oxide，NO)NO 是非特异性细胞免疫过程中的重要介质，并且巨噬细胞能通过释放它杀死一系列病原菌。丝裂原蛋白激活的蛋白激酶/细胞外信号调节激酶4可激活AP-1上游的JNK1/JNK-2。激活的AP-1可与iNOS基因的启动子区域相应位点结合［20］。AP-1能通过调节iNOS来抑制NO的合成。

Chang 和 Chen 等［20，21］发现在巨噬细胞中丙泊酚成为抗氧化剂，是因为在LPS刺激的Raw264.7细胞中，丙泊酚通过降低iNOS mRNA和蛋白质的合成来抑制NO的生物合成。具体的机制为丙泊酚能抑制LPS增强的AP-1的反式激活。然而，丙泊酚参与iNOS基因表达抑制的过程，是TLR-4依赖性的。因为有学者发现在Raw264.7细胞中，丙泊酚和TLR-4 siRNA的联合处理，对下调LPS诱导的iNOS mRNA生成和NO生物合成有协同作用［18］。丙泊酚刺激Raw264.7细胞可抑制LPS诱导的细胞外信号调节激酶4的磷酸化［18］。通过Raw264.7细胞的电泳迁移率实验发现［18］，LPS刺激增强了 AP-1与iNOS基因的启动子区域的结合力。用丙泊酚处理后，LPS诱导增强的AP-1的DNA结合力被抑制了。因此，在LPS刺激的Raw264.7细胞中，丙泊酚能够通过有序抑制TLR-4/MEK-4/JNK-1/JNK-2/AP-1的活性来抑制iNOS基因的表达进而抑制NO的生物合成。

3 丙泊酚与细胞凋亡

研究已经证实临床浓度的丙泊酚为10～50 μm［22］。Chen 等［23］研究发现，丙泊酚引起凋亡与其浓度密切相关，当丙泊酚的浓度在100 μm以内不会导致巨噬细胞的凋亡。然而，当丙泊酚的浓度达到300 μm时会引起巨噬细胞的凋亡。凋亡的途径主要有两条，一条是通过胞外信号激活细胞内的凋亡酶Caspase-8，另一条是通过线粒体释放凋亡酶激活因子激活Caspase-9。Caspase-8和Caspase-9都能激活Caspase-3，将细胞内的重要蛋白降解，引起细胞凋亡。Hsing等发现［24］丙泊酚浓度达到300 μm时，能激活Caspase-3凋亡通路。且Caspase-3的激活与促凋亡物质糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)有密切关系。过量丙泊酚激活(GSK-3β)，进而Mcl-1水平减低，然后发生溶酶体膜通透性增加、组织蛋白酶B激活，随后线粒体膜通透性增加，最后激活Caspase-3凋亡通路。研究者［24］通过腹腔注射模型，从在体和离体两方面都证明了过量的丙泊酚导致巨噬细胞的凋亡。总结丙泊酚引起凋亡的信号通路大致如下:①激活GSK-3β;②降解Mcl-1;③溶酶体膜通透性增加;④激活组织蛋白酶B，线粒体膜通透性增加;⑤线粒体凋亡通路激活。

4 丙泊酚抑制巨噬细胞吞噬功能

Chen 等［23］证明当丙泊酚的浓度为 30 μm 或300 μm时，会抑制Raw 264.7细胞的吞噬功能。线粒体膜电位的正常和三磷酸腺苷的合成对于巨噬细胞吞噬功能是非常重要的［24］。丙泊酚之所以能抑制巨噬细胞的吞噬功能就是因为它聚集在线粒体膜上，通过破坏线粒体膜的完整性使巨噬细胞膜不稳定、三磷酸腺苷合成减少，最终导致细胞吞噬功能降低［21］。Dichtl等［25］认为丙泊酚可以在转录水平抑制干扰素γ的合成，进而抑制巨噬细胞的吞噬功能。吞噬作用是一种保护作用，巨噬细胞可以通过吞噬作用摄取和消灭感染的细菌、病毒以及损伤、衰老的细胞。然而，丙泊酚抑制巨噬细胞的吞噬功能对机体的防御反应是不利的。

5 结语

丙泊酚作为一种常用的静脉全麻药近年来受到越来越多的重视，而且随着对丙泊酚的研究不断深入，一些新颖的作用不断地被发现，如抑制炎症反应、氧化反应、吞噬作用等［26］。在临床上并未看见有关丙泊酚在这些方面的应用，故对于丙泊酚这些功能的具体作用机制还有待于进一步研究。在目前的研究中因为动物模型和患者的临床特征不完全一致，所以我们需要更进一步的研究证明丙泊酚以上的特性是否适用于临床。年龄、药物浓度、给药时期以及不同类型的基础疾病，对于评估丙泊酚的治疗效应同样是非常重要的。然而，研究丙泊酚的分子靶目标也是非常重要的，它可以更进一步的探索丙泊酚对患者的益处。

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