文摘
急性肺损伤(ALI)经常发生在创伤患者和作为全身炎症反应综合征(SIRS)的重要组成部分。重大创伤出血性休克(HS),结果促进了众位和阿里的发展,启动的先天免疫系统夸张的炎症反应。最近的研究报告说,肺部炎症的机制启动包括toll样受体之间的复杂的相互作用(通常)和中性粒细胞(中性粒细胞)之间的相互作用和肺泡巨噬细胞(AM)以及内皮细胞(ECs)的活性氧(ROS)是关键调解人。本文总结了一些小说机制HS-primed肺部炎症关注通常和活性氧的作用,因此建议posttrauma阿里的新的治疗目标。
1。介绍
创伤死亡的第五大原因在所有年龄组在美国和死亡的主要原因是小于45岁的人1]。重大创伤出血性休克(HS),结果促进了全身炎症反应综合征(SIRS)的发展,启动夸张的先天免疫系统炎症反应(2]。肺是一个系统性的重要靶器官炎症介质释放后严重感染(3,4)和创伤(5- - - - - -7),因此急性肺损伤(ALI)经常发生在创伤患者,作为众位的一个重要组成部分8]。在过去的十年里,尽管改善支持性护理,阿里仍与高死亡率从26 - 35% [9]。复苏HS促进阿里的发展,启动第二个刺激放大炎症反应,所谓的“两面夹攻假说”(10]。然而,潜在HS-primed炎症机制尚未完全确定。
形态学,阿里被肺泡和组织液积累表现,肺泡出血,纤维蛋白沉积,肺中性粒细胞封存。中性粒细胞(中性粒细胞)的积累肺血管间质和肺泡空间被认为是一个关键事件和各种预防性策略的目标。在我们的实验室,一个简化的“两面夹攻”范式的动物模型,为人类疾病的一个例子,已经被用于解决机制HS-primed中性粒细胞迁移和肺部炎症(4]。在这个模型中,动物受到复苏者HS(低血压在40毫米汞柱1 h),紧随其后的是一个小气管内的剂量的脂多糖(lps)。在冲击和LPS诱导损伤,结合肺中性粒细胞聚集和增加造成的125年I-albumin transpulmonary通量(11HS-primed ALI),这表明机制涉及之间的相声toll样受体(通常)和中性粒细胞和肺泡巨噬细胞(AM之间的相互作用)以及内皮细胞(ECs)的活性氧(罗斯)是一个关键的中介。本文的目的是总结一些新奇的机制HS-primed肺部炎症关注通常和活性氧的作用,因此建议治疗创伤后阿里的新目标。
2。通常在阿里的角色
toll样受体(通常)是第一家庭的模式识别受体(PRRs)中发现的哺乳动物。现在广泛接受,除了承认其为分子模式分子(pamp),通常也可以发布的内源性分子反应在对压力的反应,创伤,和细胞损伤。这些分子被称为有关分子模式(抑制)12]。pamp之间的相互作用和抑制炎症反应通过提高TLR信号,如图1。
激活通常启动的两个主要途径:MyD88-dependent通路,它由所有组件使用通常除了TLR3,导致NF -的激活B和激活蛋白1 (AP-1);TRIF-dependent通路,由TLR3和TLR4,导致激活的I型干扰素(ifn) [13- - - - - -15]。通常表示在一系列免疫细胞包括中性粒细胞、巨噬细胞、树突细胞(dc), B细胞和某些类型的T细胞,以及某些多发地细胞,如内皮细胞、平滑肌细胞和上皮细胞在潜在的入口网站,包括皮肤、呼吸道、肠道、泌尿生殖器的大片(16,17]。
TLR4和TLR2坐在界面选择性响应的微生物和无菌炎症细菌产品和内源性配体(18),包括透明质酸(19),硫酸乙酰肝素(20.),纤维蛋白原(21),热休克蛋白(22),和高机动组盒1 (HMGB1) [23,24]。炎症和损伤反应器官受到缺血/再灌注靠,至少部分,TLR2和TLR4 [23- - - - - -26]。之前我们组和其他的研究表明,低水平的表达在细胞TLR2可调节TLR4信号(27,28),提出一种机制的诱导细胞对外源性和内源性刺激的敏感性。在本文中,我们将关注TLR4的角色和TLR2相声在创伤后阿里的机制。
2.1。TLR4的作用
功能性TLR4的表达被发现在许多类型的细胞在肺29日]。LPS-induced致命的冲击和阿里是TLR4依赖30.- - - - - -32]。发现从我们实验室已经证明,有限合伙人会使TLR4表达下降,而前期海关阻止了TLR4基因转录响应有限合伙人;同时,LPS-induced TLR4 mRNA扰动是减少接触到商品相比,在虚假的动物33]。这些发现表明,持续的TLR4表达商品后可能导致一个增强细胞反应有限合伙人(33]。
最近的研究表明,HMGB1 TLR4的有力催化剂(34]。TLR4信号的激活HMGB1在细胞系验证(35,36]。HMGB1最初被确定为核蛋白质稳定的核小体的形成和作为转录因子调节多个基因的表达(37]。HMGB1目前已知在缺血早期炎性介质(23,24)、创伤、商品和非传染性的肝炎(38,39]。HMGB1含量显著增加,血清、肺和肝脏内发现2 h HS后小鼠(40]。关于海关如何诱发HMGB1分泌,研究表明,肾上腺素直接行为通过M肾上腺素能受体刺激HMGB1的分泌M以自分泌的方式(41]。
2.2。TLR2的作用
TLR2细胞中表达主要是参与一线宿主防御,包括单核细胞、巨噬细胞、树突细胞和中性粒细胞(27,42]。在内皮和上皮细胞TLR2表达式很低(27),但可以调节43]。TLR2感官范围广泛的组件从细菌、支原体、真菌和病毒。这些组件包括脂蛋白的病原体,PGN LTA从革兰氏阳性细菌,林从分枝杆菌,glycosylphophatidylinositol锚鲁兹锥体,phenol-soluble modulin表皮葡萄球菌从真菌,酵母聚糖,糖脂梅毒maltophilum(44- - - - - -47]。TLR2识别的配体形成与TLR1或TLR6异质二聚体。结果TLR1 / TLR2和TLR6 / TLR2复合物识别不同的配体,分别triacyl和diacyl脂蛋白。
我们已经报道,在海关,HMGB1通过TLR4信号上调ECs TLR2,和这upregulation associates放大EC NADPH氧化酶的功能包括增强激活和表达HMGB1 [ICAM-1回应TLR2激活的48]。之前的报告,同时使用在活的有机体内HS小鼠模型,在体外PMN-AMcoculture方法,也表明TLR4上调TLR2表达,这upregulation由HS-activated显著增强中性粒细胞(49]。放大TLR4-induced TLR2表达作为一个重要的机制HS-primed肺部炎症在回答第二个挑战来自细菌的产品。研究显示,调节TLR2显著提高巨噬细胞的表达炎性protein-2 (MIP-2),移动抑制因子(MIF)、细胞因子和肿瘤坏死因子-在我和诱导增强中性粒细胞迁移TLR2配体PGN(图2)[49]。
TLR2的诱导表达建议的一个重要生理意义TLR-TLR协同,即配体激活的TLR4信号减弱,信号函数可以被转移到TLR2,因此TLR介导细胞反应可以维持长期的时间(28,50]。
3所示。ROS在阿里的角色
活性氧是一个集体名词,包括各种各样的氧自由基,例如超氧化物阴离子和羟基自由基,以及衍生品不包含未配对电子的氧,如过氧化氢(H2O2),次氯酸(HOCl)、过氧亚硝基(ONOO)和臭氧(O3)[51]。在正常细胞代谢、活性氧不断产生。然而,最近的报告显示他们的参与信号影响细胞功能包括基因表达、细胞增殖、细胞死亡,移民,和炎症52]。ROS生成不同催化途径由不同局部细胞内酶,包括没有合成酶,呼吸链酶,细胞色素P450一氧化物酶、黄嘌呤氧化酶、NADPH氧化酶。
研究表明缺血/再灌注启动循环中性粒细胞增加活性氧的产量,从而增加PMN-mediated肺损伤后中性粒细胞在肺隔离(53,54]。ROS似乎参与TLR4基因表达的调节。抗氧化剂的使用N乙酰半胱氨酸(NAC)补充在复苏明显减少TLR4 mRNA水平和部分逆转TLR4 mRNA的延长半衰期后观察到的商品(33]。
3.1。NADPH氧化酶是HS ROS的重要来源
证据表明,活性氧源自NADPH氧化酶发挥重要作用在调节器官损伤HS (55- - - - - -57]。NADPH氧化酶复杂呈现多种吞噬和nonphagocytic细胞。吞噬功能NADPH氧化酶是一个关键主机防御入侵的微生物。然而,nonphagocytic NADPH氧化酶被认为主要是诱导氧化剂信号,尽管氧化剂代nonphagocytic细胞明显减少(58]。NADPH氧化酶是一组multimeric酶的生产活动的结果。NADPH氧化酶包括5个子单元:p40phox,p47phox,p67phox,第22位phox,gp91越南河粉x。在基础状态,p40phox,p47phox,和p67phox存在于胞质复杂,而第22位phox和gp91phox位于细胞膜分泌囊泡和特定的中性粒细胞颗粒,他们聚集形成heterodimeric flavohemoprotein称为细胞色素b558年。p47刺激后,胞质成分phox磷酸化和整个胞质复杂的迁移到膜与细胞色素b associates在哪里558年组装活动氧化酶(58]。尽管所有的ROS-producing酶有助于氧化负担,NADPH氧化酶似乎活性氧的主要来源,和证据表明,最初一代NADPH氧化酶触发释放活性氧ROS的其他酶(59]。
已经证明,海关通过HMGB1 TLR4-MyD88-IRAK4信号通路的激活,进一步激活p38 MAPK和Akt通路p47发起磷酸化phox和随后的NADPH氧化酶的活化(图3)[2]。ROS来源于中性粒细胞NADPH氧化酶不仅扮演着重要的角色在促进TLR2 upregulation点和ECs,如下所述,还有助于内皮NADPH氧化酶激活在海关48]。研究表明,氧化剂信号由中性粒细胞NADPH氧化酶增强EC NADPH氧化酶的活化反应涉及HMGB1的商品通过信号通路,TLR4和Rac1,但独立p38 MAPK的48]。
3.2。ROS在TLR2 Upregulation点
我们报告的一个重要的角色的中性粒细胞NADPH氧化酶在调停放大LPS-induced TLR2 upregulation点(40]。使用这两种在活的有机体内出血小鼠模型,在体外PMN-AMcoculture方法,研究表明,TLR4-dependent TLR2 upregulation点通过前期的冲击明显增强;和这种效应的冲击尤其触觉ROS介导的中性粒细胞释放。内生NADPH氧化酶在也可能参与信号转导,然而,中性粒细胞的外源性活性氧诱导放大TLR2表达式的NADPH氧化酶是必不可少的为了应对TLR4信号,因为当我从NADPH oxidase-deficient gp9老鼠cocultured WT老鼠受到冲击,分离出的中性粒细胞在gp9 TLR2的表达我被提升到同一水平,在WT(40]。图3说明了的生理意义ROS-augmented TLR2 upregulation TLR4在。
3.3。ROS在TLR2 Upregulation肺EC
ROS也有助于LPS诱导TLR2 / TLR4信号表达式在肺EC (28]。有限合伙人通过TLR4-MyD88-dependent NF -信号激活ECs B和诱导TLR2表达,这个过程被氧化剂增强信号由中性粒细胞生成NADPH氧化酶。NADPH氧化酶的功能相关性调停TLR4-induced TLR2表达ECs被明显升高明显,稳定ICAM-1表达式以及增强中性粒细胞迁移反应与有限合伙人和PGN(图顺序的挑战4)[28]。
交互与ECs中性粒细胞是重要的中性粒细胞封存到肺的过程(30.,60]。EC激活和粘附分子的表达至关重要启动公司ICAM-1-dependent中性粒细胞粘附EC和,因此,协调跨内皮屏障的早发性中性粒细胞迁移。在活的有机体内中性粒细胞减少和饱满的实验表明,中性粒细胞TNF的NADPH氧化酶是一个重要的决定因素全身的NF -B激活和ICAM-1表达肺EC (61年]。在体外PMN-EC coculture研究还表明WT中性粒细胞诱导肺迅速和增强ICAM-1增加表达ECs WT和NADPH oxidase-deficient p4老鼠对TNF的回应刺激;,抗氧化剂谷胱甘肽预防WT中性粒细胞的效应放大ECs ICAM-1表达式,表明中性粒细胞之间的交互和ECs通过PMN-derived ROS介导62年]。
4所示。针对通常和ROS作为阿里的新的治疗策略
如上所述,ROS来源于中性粒细胞通过中性粒细胞之间的交互,NADPH氧化酶或中性粒细胞肺ECs调解一个增广upregulation TLR2的和ECs海关后,反过来,使细胞TLR2受体激动剂,夸大了炎症反应,促进阿里的发展。基于这些发现,同时针对通常和ROS可能提供一个新的治疗策略,阿里。
药物定位通常主要包括通常的受体激动剂来提高对传染病的免疫反应,或拮抗剂旨在减少由于感染或自身免疫性炎症反应(63年]。自TLR4缺陷显示非常有益的影响衰减创伤后炎症,HS和缺血/再灌注(23,48,64年,65年),应考虑TLR拮抗剂在治疗创伤后阿里。的方法来减少TLR活动都集中在两个方面:(一)单克隆抗体、可溶性受体,和其他的配件蛋白质和(b)信号转导受体阻滞剂。举例来说,一个自然的可溶性形式的TLR2被发现在小鼠血浆和乳汁,阻止TLR2配体刺激(66年]。此外,TLR / il - 1受体家族的一员,TIR8或SIGIRR,抑制NF -被描述B和建议的内源性抑制剂TLR信号系统(67年]。很多关键的分子信号通路为每个TLR已确定和被认为是制药目标(43,68年,69年]。通常的行动领域的结构基础和适配器,如MyD88 Mal,有轨电车,或TRIF,建模,和小peptidic序列基于TIR域BB循环或peptidomimetics这个地区已经可以阻止相互作用[69年- - - - - -71年]。虽然药物目标通常尚未应用到阿里的治疗,通常在阿里的发展的重要作用目标的PRRs开辟了治疗ALI的生产区域。
ROS-induced损伤被认为发生至少两个主要机制:(a)直接有毒活性氧对细胞的影响组件包括脂质过氧化反应,酶硫醇氧化关键蛋白质,结构蛋白和核酸损伤(72年];(b)的间接效应通过激活介导的细胞信号通路的生成大量的促炎的分子(73年]。在增加活性氧的作用通常相声现在是一个新的ROS-induced器官损伤的机制。此外,ROS压倒内源性抗氧化机制,从而使组织更容易受到氧化损伤。事实上,过度氧化应激已被证明与急性呼吸窘迫综合征患者预后差(74年,75年]。因此,一个潜在的战略,从而消除氧化应激的影响是采用抗氧化策略旨在中和氧化剂或增强内源性抗氧化机制。南京汽车结合了这两种属性。NAC可以通过直接清除剂发挥抗氧化活性的影响由于巯基也减少了进入细胞并释放半胱氨酸,有助于减少细胞内谷胱甘肽的合成,细胞内的氧化还原平衡的重要调节器(76年]。这种药物也有吸引力的用于人类,由于长期的经验与它的使用对乙酰氨基酚毒性的管理(77年]。事实上,一些人类研究包括那些使用NAC作为抗氧化剂的抗氧化剂治疗是有益的(78年- - - - - -81年]。有效NADPH氧化酶抑制剂也被调查试图挽救器官的氧化损伤。两个化学不同的NADPH氧化酶抑制剂,即二亚苯基碘鎓(DPI)和4-hydroxy-3-methoxy-acetophenone (apocynin),已发现减少与商品相关的器官损伤(55]。Apocynin结合TNF -转换酶抑制剂(TACEI)可以完全防止肺缺血性损伤(61年]。这个系统可能代表一个有效的治疗方法的抗氧化剂和其他抗炎治疗后肺海关。
5。结论
目前的药物治疗没有成功增加生存在阿里。TLR信号在阿里的发展的作用已被公认。最近的研究进一步表明,活性氧是重要的决定因素增强TLR4-induced TLR2 upregulation在海关。因此,抗氧化剂的策略一起修改TLR通路可能是阿里的合乎逻辑的治疗目标。
确认
这项工作是由美国国立卫生研究院拨款r01 - hl - 079669,美国国立卫生研究院的中心授予p50 -通用- 53789,和一个弗吉尼亚州绩效奖。