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敗血癥背后的免疫代謝學(xué)機理

2016-11-02 來源:藥明康德  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:循著乳酸在巨噬細胞中生成的路徑“順藤摸瓜”,我們會看到丙酮酸激酶PKM2。這是丙酮酸激酶的一種亞型,在活化的免疫細胞中有著較高的水平。

  最近,中南大學(xué)湘雅醫(yī)院曹勵之教授、第三軍醫(yī)大學(xué)蔣建新教授和廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院唐道林教授的聯(lián)合團隊揭示了敗血癥背后的重要免疫代謝學(xué)機理。他們發(fā)現(xiàn),巨噬細胞的糖代謝模式原來對敗血癥中的炎癥反應(yīng)具有重要的調(diào)控作用。這一成果發(fā)表于近期的Nature子刊《NatureCommunications》上。

  盡管使用了各式的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)防護手段,敗血癥仍是重癥監(jiān)護病房中最常見的致死原因之一。導(dǎo)致敗血癥發(fā)生的通常為革蘭氏陰性菌,后者侵入血液循環(huán)中生長繁殖引起的急性全身性感染。這些細菌分泌的脂多糖(LPS)可激活巨噬細胞中的NLRP3和AIM2等炎癥小體,其下游信號通路可激發(fā)Caspase-1酶的活性,以及TNF、IL-1β、HMGB1等炎癥因子的釋放,從而產(chǎn)生的系統(tǒng)性炎癥反應(yīng),進一步加重敗血癥的病情,帶來生命危險。

  由此可見,削弱上述炎癥反應(yīng)可能是應(yīng)對敗血癥的有效途徑。影響炎癥反應(yīng)的信號通路有很多,因此也提供了眾多的潛在治療靶點,其中就包括免疫細胞所采取的代謝途徑。而這正是近年來興起的免疫代謝學(xué)(immunometabolism)的主要關(guān)注點,即免疫與代謝在生理及疾病中的相互影響。

  我們可以從糖代謝的角度看待上述炎癥反應(yīng)及敗血癥。首先,LPS會影響巨噬細胞的糖代謝模式,通過在細胞中引起Warburg效應(yīng),促使糖酵解產(chǎn)物向乳酸的轉(zhuǎn)化,而乳酸可通過NFKB信號通路等途徑增加巨噬細胞對IL-1β、HMGB1等炎癥因子的釋放。另一方面,血液中乳酸水平的異常升高被認(rèn)為是敗血癥所導(dǎo)致器官衰竭的重要生物指標(biāo)。

  在這一研究中,乳酸與炎癥反應(yīng)和敗血癥之間的聯(lián)系被進一步闡釋。實現(xiàn)顯示,乳酸促進了巨噬細胞中EIF2AK2(又名蛋白激酶R)的磷酸化及活化過程,而EIF2AK2則在之前被發(fā)現(xiàn)是引發(fā)巨噬細胞炎癥反應(yīng)不可或缺的組分。

  循著乳酸在巨噬細胞中生成的路徑“順藤摸瓜”,我們會看到丙酮酸激酶PKM2。這是丙酮酸激酶的一種亞型,在活化的免疫細胞中有著較高的水平。丙酮酸激酶催化著糖酵解中的限速步驟,同時也是最后一步,將磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)中的磷酸基團轉(zhuǎn)移至ADP上,生成丙酮酸和ATP。此外,PKM2在核內(nèi)可通過磷酸化調(diào)控某些轉(zhuǎn)錄因子的活性,激發(fā)SLC2A1、LDHA和PDK1等糖酵解相關(guān)蛋白的表達。

  實驗顯示,PKM2及其所激發(fā)表達的糖酵解相關(guān)蛋白對巨噬細胞產(chǎn)生炎癥反應(yīng)是必需的,其介導(dǎo)了NLRP3和AIM2炎癥小體引發(fā)TNF、IL-1β、HMGB1等炎癥因子的釋放??紤]到上述乳酸與炎癥反應(yīng)之間的關(guān)系,我們可以推斷,PKM2介導(dǎo)巨噬細胞的炎癥反應(yīng)很可能是通過左右乳酸的生成而實現(xiàn)的,并以此形成了PKM2-EIF2AK2信號通路,成為了治療敗血病的潛在靶點。

  在小鼠試驗中,PKM2的抑制劑紫草素(shikonin)和EIF2AK2的抑制劑C16均能有效降低敗血癥小鼠巨噬細胞中的EIF2AK2磷酸化水平和caspase-1酶活性以及相關(guān)炎癥因子的釋放,并最終顯著降低了敗血癥的死亡率。當(dāng)PKM2從髓系細胞(巨噬細胞從其分化而來)中被選擇性敲除后,小鼠因敗血癥死亡的幾率大大下降。

  這一研究揭示了,PKM2作為糖代謝的一個關(guān)鍵酶在調(diào)控巨噬細胞炎癥反應(yīng)中的重要地位,以及通過乳酸生成和EIF2AK2活性調(diào)節(jié)等介導(dǎo)上述過程的機理,同時揭示了PKM2-EIF2AK2信號通路作為敗血癥治療靶點的潛質(zhì)。

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