丙酮酸乙酯的抗炎作用研究進展

1、丙酮酸乙酯的抗炎作用研究進展    【關(guān)鍵詞】  丙酮酸乙酯    關(guān)鍵詞  丙酮酸乙酯;抗炎;抗氧化;活性氧    炎癥是一種復(fù)雜的病理過程。機體發(fā)生炎癥時，眾多的細胞因子表達增強，互相作用，互相調(diào)節(jié)，共同參與調(diào)節(jié)機體的病理生理過程。丙酮酸乙酯（EP）是一種化工原料，常被作為食品添加劑使用。近年來它的抗炎作用已逐漸被證實。經(jīng)過大量的動物實驗研究發(fā)現(xiàn)，丙酮酸乙酯不僅對感染引起的炎癥反應(yīng)（如膿毒癥、內(nèi)毒素血癥）和非感染性炎癥（如急性胰腺炎

2、）具有抗炎作用，并且在休克、缺血-再灌注損傷中具有抑制炎癥因子的表達、保護臟器的功能。本文綜述了丙酮酸乙酯的抗炎作用有關(guān)研究進展。    1 丙酮酸乙酯的結(jié)構(gòu)及理化特性    丙酮酸乙酯是穩(wěn)定的親脂性的丙酮酸酯化物，其分子式為CH3COCOOCH2-CH3。由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，對丙酮酸乙酯的抗炎作用研究最初緣于對丙酮酸抗氧化作用的研究。丙酮酸是機體能量代謝的主要中間產(chǎn)物，當機體氧供應(yīng)充足時丙酮酸在線粒體內(nèi)氧化為乙酰輔酶A，維持三羧酸循環(huán);當氧供應(yīng)不足時在乳酸脫氫酶的作用下轉(zhuǎn)化為乳酸，為機體供能 

3、;1 。Holleman等最初研究發(fā)現(xiàn)丙酮酸具有抗氧化作用 2 ，可以減少氧自由基的產(chǎn)生，是有效的活性氧清除劑。但Motgomery等 3 發(fā)現(xiàn)丙酮酸水溶液不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生環(huán)化反應(yīng)，其生成產(chǎn)物具有一定的毒性，故其在臨床的應(yīng)用受到一定的*。2001年，Sims等 4 研究發(fā)現(xiàn)林格氏丙酮酸乙酯溶液（REPS）較丙酮酸溶液更穩(wěn)定，而且無毒性。此后有關(guān)丙酮酸乙酯抗炎作用的研究倍受關(guān)注。    2 丙酮酸乙酯的抗炎作用    2.1 抗

4、氧化作用    由于丙酮酸乙酯的-酮基具有抗氧化性能，無需酶的催化可降低H 2 O 2 的產(chǎn)生，因此是一種有效的抗氧化劑和活性氧（ROS）清除劑 5，6 。研究發(fā) 現(xiàn)丙酮酸乙酯可以清除OH - 、NO  7，8 ?；钚匝?#160;（ROS）是生物體內(nèi)產(chǎn)生的超氧陰離子（O 2 ）、過氧化氫（H 2 O 2 ）、羥自由基（HO - ）、一氧化氮（NO）等活性含

5、氧化合物的總稱。是一類新發(fā)現(xiàn)的信號分子，參與神經(jīng)、內(nèi)分泌、循環(huán)、免疫等系統(tǒng)的調(diào)節(jié) 9 ，其化學(xué)性質(zhì)活潑，容易引發(fā)氧化還原反應(yīng)，過量的活性氧可以引起細胞生物大分子的氧化損傷。一方面外源性的ROS（如在細胞的培養(yǎng)液中加入H 2 O 2 ）可以觸發(fā)炎癥反應(yīng)，另一方面各種炎癥因子（如TNF）可刺激細胞釋放內(nèi)源性ROS產(chǎn)生 10，11，12，13 。動物實驗發(fā)現(xiàn)在燒傷、膿毒癥、休克、心臟、肝臟、小腸及結(jié)腸的缺血-再灌注損傷、急性呼吸窘迫綜合癥、多器官功能不全時，機體產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，引起細胞功能紊亂，導(dǎo)致組織和器官的損傷

6、。丙酮酸乙酯在上述病理狀態(tài)下發(fā)揮抗氧化作用及清除活性氧物質(zhì)作用 7，14，15，16，17，18 。同時作為活性氧清除劑，丙酮酸乙酯還可以抑制由休克引起的腸系膜淋巴結(jié)細菌移位，抑制肝、腸黏膜的脂質(zhì)過氧化，改善腸黏膜的過高通透性，阻止腸源性內(nèi)毒素血癥的發(fā)生。Yang等 16 通過將兩組小鼠一側(cè)股動脈放血（使平均動脈壓維持在30mmHg），2h后兩組小鼠分別從另一側(cè)股動脈輸入兩倍于失血量的林格乳酸鹽溶液（RLS）和含丙酮酸乙酯林格溶液（REPS）（平均動脈壓80mmHg）建立失血性休克/復(fù)蘇模型。發(fā)現(xiàn)REPS治療組較復(fù)蘇前腸黏膜結(jié)構(gòu)功能損傷得到修復(fù)，腸系膜淋

7、巴結(jié)細菌移位受到抑制，肝腸黏膜脂質(zhì)過氧化得以改善，肝細胞損傷明顯減輕，血漿谷丙轉(zhuǎn)氨酶有所降低，與RLS比較具有明顯的治療效果。另據(jù)Song，M.等 8 報道，丙酮酸乙酯可抑制由脂多糖（LPS）引起的鼠RAW264.7巨噬細胞的ROS釋放及脂質(zhì)過氧化，進一步證實了丙酮酸乙酯是有效的活性氧清除劑。 2.2 抗炎癥介質(zhì)作用    膿毒癥時機體免疫系統(tǒng)激活，引發(fā)“細胞因子風(fēng)暴”（cytokine storm），由巨噬細胞、中性粒細胞釋放早期前炎癥介質(zhì)TNF-、IL-1、IL-6、IFN-r等，而TNF-、IL-1

8、、IFN-r可誘導(dǎo)iNOs mRNA的表達，使細胞釋放NO增多，NO可使炎癥介質(zhì)的生物活性增強。Sappington，PL等 19 報道，將人腸上皮樣單層細胞Caco-2的培養(yǎng)液中加入含IL-1、IFN-r、TNF-的混合溶液，發(fā)現(xiàn)可以使其通透性增高，并可誘發(fā)iNOS mRNA的表達，而加入EP能抑制iNOS mRNA的表達，可使其通透性降低。LPS和器官缺血-再灌注損傷均可激活炎癥基因的表達，丙酮酸乙酯可以減少TNF-和IL-6的表達，減輕炎癥反應(yīng)和缺血-再灌注引起的器官損傷。    高遷移率族蛋白B-

9、1（HMGB1）是最近研究新發(fā)現(xiàn)的一種重要的晚期炎癥介質(zhì) 20 ，在膿毒癥、內(nèi)毒素血癥等炎癥反應(yīng)的細胞因子網(wǎng)絡(luò)中具有核心作用。HMGB-1是一種DNA結(jié)合蛋白，核內(nèi)的HMGB1參與基因調(diào)節(jié)和修復(fù)等復(fù)雜作用。炎癥狀態(tài)下，HMGB1可以由壞死的細胞被動釋放，受刺激的單核/巨噬細胞等也可以主動分泌HMGB1到細胞外，其分泌高峰較TNF-a、IL-1等炎癥介質(zhì)晚，作為晚期炎癥介質(zhì)參與膿毒癥，內(nèi)毒素血癥等病理生理過程。除LPS可以誘導(dǎo)HMGB1產(chǎn)生外，TNF-、IL-1可以與HMGB1相互誘導(dǎo)，引發(fā)瀑布效應(yīng)。在動物模型中發(fā)現(xiàn)，EP對由LPS刺激的巨噬細胞釋放HMGB1有抑制作用，可以

10、明顯降低膿毒癥大鼠血漿中HMGB1水平，改善膿毒癥大鼠生存率。我們用腹腔內(nèi)注入D-氨基半乳糖（900mg/kg）誘導(dǎo)大鼠急性肝損傷時，于實驗前1h給動物注入丙酮酸乙酯林格液（12.5mL/kg），發(fā)現(xiàn)注射丙酮酸乙酯組較對照組肝損傷明顯減輕，血漿LPS和HMGB1水平降低（待發(fā)表）。Ulloa，L等 15 發(fā)現(xiàn)EP抑制BALB/c小鼠巨噬樣細胞RAW264.7株TNF和HMGB1的釋放，但并不改變細胞內(nèi)穩(wěn)定的HMGB1蛋白水平。嚴重持續(xù)的全身炎癥反應(yīng)可引起組織損傷、休克，多器官功能衰竭，在臨床上針對早期炎癥介質(zhì)的治療尚未取得明顯的效果。由于這些炎癥介質(zhì)在全身炎癥反應(yīng)的早期階段

11、釋放，臨床治療的窗口期比較窄，而HMGB1作為晚期炎癥介質(zhì)其釋放較早期炎癥介質(zhì)TNF-、IL-1延遲，故為臨床治療提供了更寬的窗口期    Ulloa，L等在小鼠腹腔內(nèi)注入5mg/kgLPS誘發(fā)內(nèi)毒素血癥，30min后各組分別注入EP40mg/kg、4mg/kg、0.4mg/kg，與對照組比較發(fā)現(xiàn)40mg/kg組可以明顯持久地提高生存率（27/305/20;P<0.005），抑制TNF-、IL-1、IL-6和HMGB1，而 4mg/kg與0.4mg/kg組作用不明顯。在一組小鼠腹腔注入上述劑量LPS，并同時注入40mg/kg E

12、P，另一組在注入LPS4h后注入相同劑量的EP，與對照組比較發(fā)現(xiàn)，延遲注射組可以明顯提高生存率（24/307/30;P<0.005），與其抑制晚期炎癥介質(zhì)HMGB1有關(guān)。同樣對腸穿孔致腹膜炎、膿毒癥小鼠模型給予EP治療，發(fā)現(xiàn)EP是一種具有劑量依賴性和時間依賴性的抗炎制劑，不同劑量和不同時間的給予會產(chǎn)生不同的效果。    另外，董月青等報道 21 ，丙酮酸乙酯能明顯改善燙傷后延遲復(fù)蘇大鼠脾T淋巴細胞對絲裂源刺激的增殖能力，顯著增強大鼠脾T淋巴細胞產(chǎn)生抗炎因子IL-2的能力，從而有效改善大鼠細胞免疫功能障礙。  

13、  3 丙酮酸乙酯的抗炎作用機制    丙酮酸乙酯分子結(jié)構(gòu)含有-酮基，具有抗氧化和清除活性氧物質(zhì)的作用，被視為其抗炎作用機制的一部分。EP通過抑制NF-kB的活性而發(fā)揮抗炎、保護臟器的作用。核因子kB（NF-kB）是近年來發(fā)現(xiàn)的核轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，廣泛存在于真核細胞中，是一個由復(fù)雜的多肽亞單位組成的蛋白家族，細胞中NF-kB主要的活性形式是P56與P50或P52形成的異源二聚體，它作為信號傳導(dǎo)途徑的樞紐，與免疫、腫瘤的發(fā)生發(fā)展、細胞調(diào)亡的調(diào)節(jié)等重要事件有密切聯(lián)系，是一種重要的核轉(zhuǎn)錄因子，是誘導(dǎo)許多基因表達的重要調(diào)節(jié)因子 

14、;22 。它可以被炎性細胞因子激活，又可誘導(dǎo)炎性細胞因子表達，與p38MAP激酶共同組成炎癥因子釋放的關(guān)鍵信號通路，廣泛參與炎癥介質(zhì)和前炎癥介質(zhì)（TNF-、IL-1、IL-6）、黏附分子（ICAM-1、VCAM-1、ELAM-1）趨化因子和一些炎性相關(guān)酶等基因的調(diào)控 23 。NF-kB激活可能是誘發(fā)感染、缺血-再灌注損傷、多器官功能衰竭的關(guān)鍵，動物實驗表明，膿毒癥、內(nèi)毒素血癥、休克、器官缺血-再灌注損傷、急性胰腺炎、急性酒精性肝損傷、肝外膽汁淤積時均能引起NF-kB活性的增強 14，15，16，18，24，25 。有證據(jù)顯示，H 2&

15、#160;O 2 和超氧陰離子可以激活NF-kB信號傳導(dǎo)，表明NF-kB的活化是ROS所介導(dǎo)的。以氧化型谷胱甘肽（GSSG）與還原型谷胱甘肽（GSH）相對含量為標志的細胞氧化還原狀態(tài)參與了ROS的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。EP通過降解谷胱甘肽成為谷胱甘肽的二硫化物，使得細胞內(nèi)氧化-還原狀態(tài)發(fā)生改變，進而抑制NF-kB的活性，最終抑制了包括TNF-、ILs、HMGB1等在內(nèi)的炎癥介質(zhì)的釋放。丙酮酸乙酯的抗炎作用可能是通過降低細胞內(nèi)GSH水平來介導(dǎo)的 8 。    丙酮酸乙酯在膿毒癥、內(nèi)毒素血癥、休克、器官缺血-再灌注損傷、多器官功能

16、不全、急性胰腺炎等急性危重疾病中均有抗氧化、抗炎癥介質(zhì)、保護臟器功能的作用，為臨床治療開辟了一條新的途徑。丙酮酸乙酯被美國FAD列為對人體安全的物質(zhì)，具有廣闊的藥物開發(fā)前景，但目前對其治療作用的研究尚處于動物實驗和體外實驗階段，其抗炎作用機制尚待進一步闡明，其藥理作用及安全性仍需進一步臨床實驗證實。    參考文獻    1 周愛儒主編.生物化學(xué)M.第6版.北京:人民衛(wèi)生出版社，2004，7788.    2 Desagher S.Pyruvat

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