泰拉霉素抗炎症作用的机理研究及其应用

李忠华，刘忠行，刘 峰，余 庆，王科文

[硕腾（上海）企业管理有限公司，上海 长宁 200050]

猪病防制与保健

泰拉霉素抗炎症作用的机理研究及其应用

李忠华，刘忠行，刘 峰，余 庆，王科文

[硕腾（上海）企业管理有限公司，上海 长宁 200050]

泰拉霉素（Tulathromycin）是由美国硕腾公司开发的一种新型动物专用大环内酯类超级抗生素（商品名：瑞可新，Draxxin），是一种由13元氮杂内酯环和15元氮杂内酯环2个同分异构体以9∶1的比例组成的混合物，分子式为C14H79N3O12，相对分子质量为806.23，其结构式见图1。泰拉霉素的结构特点是含有3个碱性的氨基基团，在溶液中呈强负电性，这有利于穿透革兰氏阴性菌的外膜，从而提高药效，大幅增强了抗菌活性。在药代动力学等方面，泰拉霉素具有吸收迅速、生物利用度高、低残留、半衰期长、药效持久、单次肌注或皮下给药能提供全程治疗等特点，从而使其对家畜的细菌性呼吸道疾病有着非常高效的预防和治疗效果。近年来的研究结果显示，泰拉霉素不仅有强大的抗菌活性，而且其在某种程度上还可以发挥免疫调理的抗炎症作用。本技术通报综述了泰拉霉素抗炎症反应的机理，以期为泰拉霉素在临床上更科学、更广泛的应用提供理论基础。

图1 泰拉霉素的结构式

1 泰拉霉素抗炎症作用机理

1.1 泰拉霉素诱导炎性细胞凋亡并促进吞噬细胞的胞葬作用

炎症是机体对外界刺激产生的一种复杂的病理反应，主要表现为局部的红、肿、热、痛，病理检查可见病灶部有大量炎性细胞浸润和组织变性坏死，是动物机体重要的防御反应。机体被引发炎症时，渗出的粒细胞种类主要有嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞和淋巴细胞，加上在组织中广泛分布的肥大细胞、巨噬细胞及网状细胞，共同构成了炎症细胞群体。不同致炎因子所引起的炎症，以及炎症过程中的不同阶段所出现的炎症细胞的种类及数量都有所差异，在大多数炎性渗出物中，均含有中性粒细胞。它往往是炎灶中最早渗出的白细胞，能够识别、消化和破坏许多病原体，在非特异性免疫中起到非常重要的作用。

细胞凋亡（apoptosis）或程序化细胞死亡（programmed cell death,PCD）是多细胞有机体为调控机体发育，维护内环境稳定，由基因控制的细胞主动死亡过程。细胞坏死（necrocytosis）是细胞因病理而产生的被动死亡，如物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良等均可导致细胞坏死。坏死细胞的膜通透性增高，致使细胞肿胀，细胞器变形或肿大，最后细胞膜破裂，释放出细胞内含物，引发炎症反应，细胞凋亡与细胞坏死的区别见图2-1。

图2-1 细胞凋亡与细胞坏死的区别

在正常机体内，炎性浸润的免疫细胞（中性粒细胞）会发生程序性的凋亡，随后凋亡碎片被单核巨噬细胞清除干净。研究发现炎症组织特别是细菌感染引起的炎症反应中，会有中性粒细胞浸润，当中性粒细胞在炎症组织中坏死时，细胞肿胀，胞膜破裂，释放出细胞毒物质如弹性蛋白酶、次氯酸等，这些物质再引起组织的损伤，并引起周围中性粒细胞的死亡，释放出更多的细胞毒物质及前炎症介质，导致炎症加重并形成恶性循环。而当中性粒细胞以凋亡的方式死亡时，不释放酶蛋白，细胞膜保存完整，胞质及胞膜浓缩，DNA被剪切成单核苷酸或寡聚核苷酸，最后被巨噬细胞吞噬，巨噬细胞在吞噬凋亡的中性粒细胞时不会导致前炎症介质的释放。因此，在炎症反应中，如中性粒细胞发生坏死则会进一步加重炎症反应，而当中性粒细胞发生凋亡并保持胞膜完整则可以减轻炎症并减少组织损伤。

研究表明，泰拉霉素可通过特异性的诱导中性粒细胞凋亡而非坏死而产生抗炎症作用。Stephanie C等（2015）[1]发现泰拉霉素在体外试验和体内试验中都可诱导中性粒细胞凋亡，在体外试验中，用泰拉霉素（0.02 mg/mL）与从健康猪体内分离的中性粒细胞共孵育半小时，与对照组相比（无处理组），可显著引起中性粒细胞的凋亡（图2-2）；在体内试验中，在由胸膜肺炎放线杆菌诱导的肺炎模型中，泰拉霉素可显著诱导中性粒细胞的凋亡（图2-3），并显著减少炎性细胞浸润，从而减轻肺脏的病理损伤（图2-4）。

图2-2 在体外试验中泰拉霉素处理显著引起中性粒细胞的凋亡

图2-3 在胸膜肺炎放线杆菌诱导的肺炎模型中泰拉霉素处理可显著引起粒细胞的凋亡

图2-4 在胸膜肺炎放线杆菌诱导的肺炎模型中泰拉霉素处理显著降低了肺脏炎性细胞浸润和病理损伤

此外，Carrie D 等（2014）[2]发现，在由溶血性巴氏杆菌诱导的模型中，泰拉霉素处理也可引起白细胞的大量凋亡（图2-5）。

泰拉霉素在诱导炎性细胞凋亡后，还可促进吞噬细胞将凋亡的炎性细胞清除（图2-6），这一过程可以理解为埋葬凋亡细胞，因而也称为“胞葬”（Efferocytosis）。“胞葬”作用的用途是在凋亡细胞的膜系统破裂并将其内容物释放到周围组织之前将其安全移除，这样可以保护周围组织免受凋亡细胞内部有毒的酶、氧化物以及蛋白酶抗体等细胞内容物的损害，从而避免加重炎症反应。

图2-5 在溶血性巴氏杆菌诱导的肺炎模型中泰拉霉素处理引起了白细胞的大量凋亡

图2-6 在酵母多糖诱导的炎症模型中，泰拉霉素可显著促进吞噬细胞的胞葬作用和吞噬作用

1.2 泰拉霉素抑制炎症因子的生成

在炎症的急性反应中，单核-巨噬细胞系统起着重要的调控作用。当单核巨噬细胞被病原微生物或内毒素激活后，其通过合成过量的一氧化氮（NO）和前列腺E2（PGE2），参与炎症反应。NO促进炎症反应的作用包括使血管舒张，形成水肿和局部红斑、增加炎性渗出，促进败血症的发展，激活前列腺素合酶等；PG（其中以PGE2为主要炎性介质）在炎症过程中涉及血管扩张，协同其它介质如组胺和缓激肽引起血管通透性的增加和水肿。因此，对NO和PGE2这两种致炎因子合成的抑制可以有效控制炎症的发展。周磊等（2008）[3]研究发现，泰拉霉素能显著抑制由脂多糖（LPS）刺激引起的NO和PGE2的合成（图3-1、图3-2），从而发挥抗炎症作用。Carrie D等（2011）[4]也发现，泰拉霉素可显著抑制由酵母多糖刺激产生的PGE2（图3-3）。

白三烯（LTB4）也是重要的炎症介质。LTB4由炎性细胞产生，能调节微血管的舒缩和引起血浆外渗，促进中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、巨噬细胞及淋巴细胞亚型的运动，刺激免疫细胞分泌功能，过多的LTB4可引起严重的炎症反应，因此抑制LTB4的产生，可抑制炎症反应。Carrie D等（2011）[4]发现，泰拉霉素可显著抑制由酵母多糖刺激产生的LTB4（图3-4）。Stephanie C等（2015）[1]也发现，泰拉霉素可显著抑制由胸膜肺炎放线杆菌感染引起的LTB4的产生（图3-5）。

图3-1 泰拉霉素抑制了由LPS诱导的猪外周血单核细胞NO的合成

图3-2 泰拉霉素抑制了由LPS诱导的猪外周血单核细胞PGE2的合成

图3-3 泰拉霉素显著抑制了由酵母多糖刺激产生的PGE2

图3-4 泰拉霉素显著抑制了由酵母多糖刺激产生的LTB4

图3-5 泰拉霉素显著抑制了由胸膜肺炎放线杆菌感染产生的LTB4

1.3 泰拉霉素抑制趋化因子生成

细胞因子在炎症反应中起着重要作用，当外来的病原体进入机体后，由树突状细胞传递信息，招募巨噬细胞、单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞到达病原体入侵部位处置病原体，单核-巨噬细胞可分泌各种细胞因子，与炎症密切相关的细胞因子主要有肿瘤坏死因子-α（TNF-a）、白细胞介素 1（IL-1）、白细胞介素6（IL-6）及白细胞介素8（IL-8）等。其中IL-8又称为CXCL-8，具有趋化作用，属于前炎症细胞因子，其可吸引单核吞噬细胞、中性粒细胞等炎性细胞聚集并合成前列腺素、溶酶体酶和过氧化氢类物质等炎症介质，引起或加重炎症反应。Carrie D等（2014）[2]发现泰拉霉素可显著抑制IL-8的分泌（图4-1），从而表现出抗炎症作用。

图4-1 泰拉霉素显著抑制了由LPS刺激引起的CXCL-8的分泌

1.4 泰拉霉素抑制炎症信号通路的激活

核转录因子（Nuclear factor,NF-kB）是涉及免疫和炎症反应的多种基因的调控因子，是由P50和P65两个亚单位组成的二聚体，属转录因子复合物家族。在静息细胞中，NF-kB通过结合一个抑制蛋白（IkB）游离在细胞质中，IkB掩盖了存在于NF-kB蛋白序列上的核定位信号。当细胞受到LPS或前炎症细胞因子（如TNF-a、IL-1）等信号刺激时，会导致一个特异的IkB激酶复合物激活，IkB磷酸化降解使NF-kB定位于细胞核，结合到反应基因启动子特异的元件，激活它们的转录。因此，IkB的结合能力是调节NF-kB的活性及炎症因子转录高低的关键。已证明能被NF-kB激活转录的有细胞因子[TNF-a、IL-1、IL-2、IL-6、集落刺激因子（GM-CSF）] ，趋化因子（IL-8），酶（iNOS、COX-2、PLA2、5-LO），黏附分子（E-selectin、ICAM-1、VCAM-I）等，因此抑制 NF-kB的激活，尤其是抑制IkB的磷酸化，可以有效降低炎症反应。Carrie D等（2011）[4]发现，泰拉霉素可显著减少IkB的磷酸化，进而抑制NF-kB信号通路的激活，从而表现出抗炎症作用（图5-1、图5-2）。

图5-1 泰拉霉素显著减少了由LPS刺激引起的IkB的磷酸化

图5-2 泰拉霉素显著抑制了NF-kB的激活

综上所述，泰拉霉素可通过以下几个途径来发挥抗炎症作用：1）通过引起炎症细胞（中性粒细胞）凋亡，并促进吞噬细胞对凋亡的炎性细胞的胞葬作用；2）通过抑制致炎因子如 NO、PGE2、LTB4的合成；3）通过抑制前炎症因子如CXCL-8的合成；4）通过抑制NF-kB信号通路的激活。

2 泰拉霉素抗炎症作用的应用

在实际临床应用中发现，泰拉霉素对家畜的细菌性呼吸道疾病有着非常高效的预防和治疗效果，尤其是针对由胸膜肺炎放线杆菌和巴氏杆菌感染引起的呼吸道疾病，推测泰拉霉素发挥作用的机理可能有两个：1）泰拉霉素对革兰氏阴性菌有强大杀菌作用，可迅速清除感染的细菌；2）泰拉霉素的抗炎症作用可显著降低由细菌感染引起的肺脏炎症，从而降低肺脏病变程度，迅速缓解呼吸道症状。通过以上两个作用，使得泰拉霉素对家畜的细菌性呼吸道疾病有着非常好的治疗效果。

猪繁殖与呼吸综合征（PRRS，俗称“蓝耳病”）是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的一种严重危害养猪业的病毒性传染病，主要表现为母猪严重的繁殖障碍及仔猪的呼吸系统疾病和生长受阻。自20世纪80年代末暴发以来，PRRSV已经严重威胁到了全球养猪业的发展，并且造成了巨大的经济损失。自1995年我国报道发生该病以来，该病已成为困扰我国养猪生产中最重要的病毒性传染病之一。特别是2006年在我国出现的高致病性蓝耳病，导致全国各地大批生猪死亡，给我国养猪业造成了巨大的经济损失。PRRSV感染猪可以引起严重的间质性肺炎，提示我们炎症反应在PRRSV感染和致病性方面扮演着十分重要的角色。宋爽（2013）[5]研究发现，PRRSV感染肺脏巨噬细胞（PAM）后，可通过激活NF-kB 信号通路，诱导 IL-1、IL-6、IL-8、PGE2、LTB4等细胞因子及前炎症介质的高水平表达，进而引起严重的间质性肺炎，使感染猪表现出呼吸障碍等症状。当猪只感染PRRSV时，对猪只给予泰拉霉素治疗可以发挥两方面的作用：1）发挥抗炎症作用，可显著减轻由PRRSV感染引起的间质性肺炎，降低肺脏病变程度，从而缓解猪只呼吸道症状；2）发挥抗菌作用，可显著控制由于PRRSV感染而导致的细菌继发感染。因此，当猪群蓝耳病不稳定时，商品猪全群注射泰拉霉素，在仔猪免疫蓝耳病疫苗的同时注射泰拉霉素，可起到迅速稳定猪群，降低猪群的死淘率，帮助猪场尽早恢复生产的作用。

3 总结

一般来说，抗生素通常只有杀菌或抑菌作用，即直接杀死细菌或抑制细菌微生物的生长。而泰拉霉素作为最新的大环内酯类抗生素，既有强烈的杀菌作用，如对猪胸膜肺炎放线杆菌、多杀性巴氏杆菌、猪肺炎支原体、支气管败血波氏杆菌、副猪嗜血杆菌等革兰氏阴性菌有非常强烈的杀菌作用，用于治疗肺部细菌感染效果显著。同时，一系列的研究表明，泰拉霉素又表现出显著的抗炎症作用，且泰拉霉素的抗炎症作用与其抗菌作用并无相关性，因为在LPS或酵母多糖（无细菌感染）诱导的炎症模型中，泰拉霉素仍然表现出其抗炎症作用。泰拉霉素独有的抗菌和抗炎症双作用，使得其在临床上被广泛的用于预防和治疗相关疾病，并表现出良好的效果。

[1] Stephanie C Duquette,Carrie D Fischer,Alison C,et al.American Journal of Veterinary Research[J] ,2015,76(6):507-519.

[2] Carrie D Fischer,Stephanie C Duquette,Bernard S,et al.Antimicrobial Agents and Chemotherapy[J] ,2014,58(8):4298-4307.

[3] 周磊，颜其贵，吴聪明.泰拉霉素对炎症反应的调节机制和体外抗菌后效应研究[D] .雅安：四川农业大学，2008.

[4] Carrie D Fischer,Jennifer K Beatty,Cheryl G Zvaigzne,et al.Antimicrobial Agents and Chemotherapy[J] ,2011,55(1):338-348.

[5] 宋爽.PRRSV诱导炎症反应及其调控机制[D] .武汉：华中农业大学，2013.

（编辑：郭玉翠）

R96

A

1002-1957(2017)05-0089-04

2017-08-25

李忠华（1985-），男，山东诸城人，博士，研究方向为规模化猪场疾病预防控制.E-mail：zhonghua.li@zoetis.com