过氧化物酶体增殖物激活受体γ调控机体炎症信号通路的研究进展

李保锋，黎力之，谢 芳，郭冬生，张海波，黄 晓，廖晓鹏*，关玮琨*

（1.宜春学院生命科学与资源环境学院，江西省高等学校硒农业工程技术研究中心，宜春学院继续教育学院，宜春职业技术学院，江西宜春 336000；2.青岛市畜牧兽医研究所，山东青岛 266000）

过氧化物酶体增殖物激活受体（Peroxisome Proliferators-activated Receptor，PPAR）属 于PPAR家族中一员，具有保护细胞免受氧化损伤、调控糖脂代谢和维持机体炎症平衡等作用。有研究表明，敲除基因小鼠后白细胞介素（Interleukin，IL）-1、IL-6、肿瘤坏死因子-（Tumor Necrosis Factor-，TNF-）等细胞因子含量显著提高，组织炎症更加剧烈，而在基因存在的情况下组织炎症反应相对轻微，细胞因子含量相对减少。核因子-B（Nuclear Factor-kappa B，NF-B）、c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal Kinase，JNK）与AMP依赖蛋白激酶（AMPactivated Protein Kinase，AMPK）是炎症通路中关键参与者，PPAR对三者均有调节作用。PPAR介入NF-B上游激活物抑制IK磷酸化、活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）生成和下调下游炎性基因环氧合酶（Cyclooxygenase，）、诱导型一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，）和脂氧合酶（Lipoxygenase，）表达，抑制NF-B激活与释放，降低炎性物质产生，缓解动物机体炎症。PPAR还可调控JNK上游激活物MKK4/7和降低IL-1、IL-6、TNF-浓度，抑制JNK活性和减弱JNK下游炎症因子含量，缓解由过量JNK引起的炎症反应。此外，PPAR与AMPK具有双向交叉调控作用，PPAR通过抑制AMPK上游激活物钙调素依赖蛋白激酶（Ca/Calmodulin-dependent Protein Kinase Kinase，CaMKK）与降低AMP/ATP比率，减弱AMPK通路的抗炎作用，而AMPK可通过沉默信息调节因子-1（Silent information Regulator 1，SIRT1）抑制PPAR活性，减弱PPAR抗炎作用，以此保证动物体炎症反应正常应答。本文重点就PPAR介导动物机体炎症相关通路的调节作用进行综述，以期在缓解动物炎症方面的研究和应用提供理论依据。

1 PPARγ概述

1.1 PPAR来源和结构 PPAR受体隶属于配体依赖核激素受体超家族成员，根据不同氨基酸组成分为PPAR、PPAR/、PPAR3种亚型。PPAR主要分布于肝脏、心脏、骨骼肌和棕色脂肪组织中；PPAR/分布于心脏、肾脏、胃、睾丸、卵巢、子宫、骨组织、脂肪组织和脑组织中；PPAR在淋巴细胞、单核巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、树突细胞、肺内上皮细胞、内皮细胞、脂肪细胞、成纤维细胞及呼吸道平滑肌细胞中均有分布。PPAR基因根据转录后RNA5′端不同分为1、2、33种亚型，其中1、3 mRNA翻译生成相同蛋白质PPAR1，2 mRNA翻译生成PPAR2。PPAR蛋白共6种结构域（A、B、C、D、E、F），其中对A、B、C、D、E结构域研究较多。N端A／B区是配体依赖转录激活结构域，又称AF-l区，研究发现，丝裂原激活蛋白激酶（Mitogen Activatedprotein Kinases，MAPK）可磷酸化AF-l区中的ser273残基，从而抑制PPAR活性，降低PPAR结合靶基因能力，产生反式激活作用。C区又称DNA结合区，含2个锌指结构，和维甲酸X受体结合形成异源二聚体引发构象改变后，可与过氧化物酶体增殖物反应元件再结合，激活PPAR转录。D区又称铰链区，将DNA结合区与配体结合区相连，并通过转录辅助因子调节PPAR转录。E区是配体结合区，也称AF-2区，该结构域在PPAR信号转导过程中与配体结合，激活受体二聚体，诱导DNA转录。

1.2 PPAR生物学功能 PPAR不仅具有调控脂代谢及抗氧化作用，还对抑制机体炎症发生发展有重要作用。在脂代谢过程中，PPAR激活脂肪酸转运酶和脂肪酸转运蛋白基因，提高转运酶活性及转运蛋白含量，促进细胞对脂肪酸摄取利用，加速脂肪酸代谢向葡萄糖利用转变，调节脂代谢。PPAR还可调节脂肪细胞分化，一方面，PPAR通过调节TNF-、干扰素-、IL-1、IL-2和转化生长因子，抑制脂肪细胞分化；另一方面，PPAR促进骨髓间充质细胞分化形成脂肪细胞，促进脂肪细胞分化。PPAR还通过降低血压，上调压力反射传入途径中内源性抗氧化应激靶点线粒体解偶联蛋白2（Uncoupling Protein 2，UCP2）表达，抑制ROS生成，导致体内HO含量下降，缓解机体氧化应激。在大鼠细胞氧化应激反应中，PPAR过表达时，胞内NADPH氧化酶表达显著下调，细胞氧化减弱。在调控炎症方面，PPAR可抑制炎症通路，下调炎症因子表达。PPAR可减弱因NF-B与JNK途径诱导的炎症，大鼠经PPAR激动剂处理可降低由促炎通路而的引发组织损伤的几率。在小鼠脑损伤中，严重创伤性脑损伤患者外周血单核细胞PPAR表达明显高于对照组，且脑损伤程度下降，基因敲除组小鼠体内炎性介质细胞间黏附分子-1、NF-B、iNOS、COX、TNF-、IL-6含量和脑损伤炎症程度随时间增长而逐渐加深。患乳腺炎山羊经PPAR激动剂2，4-噻唑烷二酮处理后，血液中IL-8、中性粒细胞等炎性指标显著下降，山羊乳内感染情况明显好转。

2 PPARγ调控炎症信号通路的机制

在机体发生炎症反应时，PPAR通过抑制NF-B与JNK2条促炎通路下调炎症因子表达，减弱机体炎症反应。而在炎症反应后期，机体通过PPAR与AMPK的互相抑制作用调节炎症，减弱抗炎因子表达，维持机体炎症平衡。

2.1 PPAR介导NF-B通路调控炎症 NF-B作为炎症反应重要调控通路，其能被促炎因子、氧化应激和紫外线辐射等激活。在NF-B上游通路中，IBkinase（IK）与NF-B合成、释放密切相关，IK复合物经磷酸化后降解释放NF-B。一方面，PPAR降低NF-B上游激活物IK和ROS含量，下调NF-B通路活性。Ying等分别用PPAR激活剂、抑制剂处理大鼠，结果发现，PPAR过表达时，机体内IK/水平下降，NF-B含量明显降低，当PPAR表达减少时，IK/与NF-B含量显著增加。PPAR还可通过影响ROS含量，调控NF-B合成与释放。PPAR通过激活抗氧化应激靶点UCP2，抑制ROS生成，使对氧化敏感的NF-B活性下降，增强机体免疫机能。此外，PPAR可与NF-B亚单位RelA结合成二聚体，有效抑制NF-B核转位，降低NF-B活性，缓解动物炎症。由此可见，在NF-B上游通路中，PPAR通过抑制IK磷酸化与ROS表达，降低NF-B合成与释放，发挥抗炎作用，缓解机体损伤，维护动物体正常生理机能。另一方面，PPAR通过下调NF-B下游促炎介质表达，抑制机体炎症发生发展。COX、LOX和iNOS作为NF-B下游信号通路中的关键炎性调控因子，其高度表达可导致动物免疫失调、加剧炎症反应及组织损伤等。在NF-B下游通路中，PPAR通过抑制和基因表达减弱炎症反应，缓解动物体组织损伤。研究发现，PPAR被激活后，胞内PPAR蛋白水平显著上升，基因表达下调，当受到PPAR拮抗剂作用后，PPAR蛋白水平明显降低，基因表达恢复正常水平。刘华等分别以5、10 μmol/L PPAR激动剂处理肾小球系膜细胞，PPAR蛋白含量显著提高，较对照组相比基因表达分别下调66.54%，35.23%，LOX-1蛋白质下调82.39%、63.17%。研究表明，在没有PPAR信号传导情况下，编码的基因表达增加，当PPAR配体存在时，诱导的基因表达受阻以及一氧化氮（NO）产生减少。由此可见，PPAR通过阻碍NF-B下游通路，抑制NF-B促炎作用。综上所述，PPAR可与NF-B亚单位RelA结合成二聚体，直接影响NF-B对炎症作用。同时，在NF-B上游通路中，PPAR通过抑制IK磷酸化与ROS表达，降低NF-B合成与释放；在NF-B下游通路中，PPAR下调炎症脂质介质基因表达，减弱炎症反应，缓解组织损伤，维持动物体正常生理功能。

2.2 PPAR介导JNK通路调控动物炎症 JNK又称应激活化蛋白激酶，与细胞损伤和凋亡等多种生物学反应密切相关。JNK通路激活可上调炎性因子IL-1、IL-6、TNF-分泌，加剧机体炎症反应。Xin等在研究JNK1/ 2通路调控脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）炎症中发现，抑制JNK1/ 2通路后，显著减少LPS诱导的炎症因子IL-1、IL-6、TNF-含量。研究发现，髓样细胞特异性JNK缺乏症小鼠，其肝细胞内炎性因子IL-1、IL-6、TNF-和干扰素浓度显著低于对照组。JNK属于MAPK亚型之一，其上游激活物为MKK4和MKK7，而MKK活性又受MAPKKKs影响。一方面，PPAR可下调MAPKKKs活性，抑制JNK通路。研究发现，PPAR高度表达可显著降低血管内皮细胞中小G蛋白（RAC）浓度，减弱RAC激活MAPKKKs反应，使MAPKKKs活性降低。另一方面，PPAR介导JNK下游通路，减少和-等炎性因子表达，增强动物的免疫功能。研究发现，在基因敲除小鼠中血液中IL-1、IL-6、TNF-等促炎因子含量显著提高。在小鼠肺组织损伤中发现，当表达上调时，中性粒细胞数量减少，IL-1、TNF-、IL-6浓度和肺损伤评分下降，缓解动物炎症状态。研究表明，在小鼠肠道炎症中，利用罗格列酮使基因表达上调，可显著降低活化T细胞核因子活性，减少炎性因子表达，缓解动物炎症反应。总之，在JNK通路调控炎症反应中，一方面，PPAR通过降低JNK活性抑制机体炎症反应，增强机体免疫功能；另一方面，PPAR通过下调JNK通路下游炎症因子和-等表达，缓解动物的炎症反应。

2.3 PPAR介导AMPK通路调控炎症 AMPK为机体能量代谢调节的关键分子，影响动物炎症反应及相关疾病的发生，其活化和释放与CaMKK及AMP/ATP比率密切相关。在炎症反应中，AMPK通过阻碍NF-B与JNK促炎通路，下调IL-1、IL-6、TNF-炎症因子表达，产生抗炎作用。在机体炎症反应中，通过PPAR与AMPK双向交叉调控，降低两者产生的抗炎作用，以此维持机体炎症反应平衡。一方面，PPAR通过抑制AMPK上游激活物ROS与CaMKK活性，从而减弱AMPK途径抗炎作用。CaMKK作为AMPK上游激活物之一，其受到Ca浓度严格调控，高浓度Ca可提高CaMKK活性，激活AMPK。研究发现，用PPAR激动剂吡格列酮20 μmoL/L处理大鼠平滑肌细胞，PPAR在细胞中表达量显著提高，在Ca显色反应中与对照组存在显著差异，PPAR表达升高，可降低胞内Ca水平，抑制CaMKK激活AMPK途径，保证机体炎症反应平衡。此外，PPAR可通过下调ROS表达抑制AMPK途径。在细胞处于缺氧状态下，ROS大量表达，胞内氧化反应加强，导致细胞内AMP/ATP比率升高，以此激活AMPK途径。研究表明，PPAR通过激活抗氧化应激靶点UCP2，下调ROS表达，降低细胞内HO含量和NADPH氧化酶水平，减弱细胞内氧化反应，AMP/ATP比率下降，抑制AMPK产生。另一方面，AMPK通过SIRT1，降低PPAR活性，减弱PPAR通路抗炎作用。研究发现，AMPK通过上调烟酰胺磷酸核糖转移酶增加烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化态含量，可增强SIRT1活性。SIRT1可与PPAR蛋白结合，改变PPAR蛋白活性结构，且这种影响是双向的，当添加AMPK激动剂后，SIRT1活性增强，PPAR活性下降，添加PPAR激动剂后AMPK与SIRT1活性下降，同时使用AMPK与PPAR激动剂时，其中PPAR、AMPK及SIRT1活性下降，并且PPAR与AMPK通路控制的下游炎症因子活性上升，机体抗炎作用减弱。综上可见，PPAR与AMPK两者之间调控是双向的，一方面，PPAR通过减弱AMPK激活物ROS与CaMKK活性水平，阻碍AMPK途径；另一方面，AMPK通过增强SIRT1活性，阻碍PPAR作用。PPAR与AMPK起着抑制促炎通路和降低炎症因子水平作用，两者双向交叉调控的最终结果是降低机体抗炎作用，以此恢复机体正常炎症反应，保障机体正常生理机能。

3 小结与展望

PPAR具有提高机体抗氧化能力和平衡炎症作用。一方面，在NF-B和JNK通路调控炎症反应中，PPAR通过减少ROS生成和IKK复合物磷酸化，抑制NF-B激活与释放；PPAR还可阻止MAPKKKs因子激活JNK上游激活物MKK，阻断JNK产生进程。PPAR通过抑制NF-B和JNK活性，下调炎症相关因子如表达，增强机体抗炎作用。另一方面，PPAR与AMPK之间存在双向交叉调节，抑制AMPK对炎性因子阻遏作用，有效避免了在炎症表达后期机体不能发挥正常适度的抵抗病原作用，这些环环相扣的调节机制使免疫反应能适度且正常地发生。目前，PPAR在动物生产中应用相对匮乏，但其在替代抗生素方面的潜力越发明显。对于抵抗禽畜消化道炎症，PPAR配体可否作为饲料添加剂用以提高禽畜肠道健康；以及利用PPAR配体混合疗法，降低炎症反应，解决动物生产力下降等问题，还需进一步深入探究。