通過抑制HIF-1α途徑減輕急性肺損傷的研究進展

馬禕文 綜 述 徐 輝 審 校

通過抑制HIF-1α途徑減輕急性肺損傷的研究進展

馬禕文 綜 述 徐 輝 審 校

急性肺損傷在臨床上相當(dāng)常見，可以由各種因素造成，死亡率高。實驗研究發(fā)現(xiàn)，在不同類型的急性肺損傷模型中，急性肺損傷與HIF-1α途徑都有關(guān)聯(lián)，并且許多藥物對肺損傷的減輕作用也是通過抑制HIF-1α途徑來實現(xiàn)的。本文就通過抑制HIF-1α途徑減輕急性肺損傷的研究進展進行綜述。

急性肺損傷低氧誘導(dǎo)因子-1α抑制

肺損傷是由物理、化學(xué)，或生物因素特征性地引起炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致對肺組織的損傷。這些炎癥反應(yīng)可以是由中性粒細胞引起的急性炎癥反應(yīng)，也可以是由淋巴細胞和巨噬細胞引起的慢性炎癥反應(yīng)。盡管臨床上對于肺損傷的治療有了很大的進展，但其死亡率依然居高不下。急性肺損傷（A-cute lung injury，ALI）的醫(yī)院內(nèi)死亡率為38.5%，一旦發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）時，死亡率更高，達41.1%[1]。肺損傷的常見原因有：胃內(nèi)容物誤吸，肺部感染，創(chuàng)傷（包括直接的肺挫傷和肺以外的多發(fā)性創(chuàng)傷），毒性氣體吸入，淹溺，脂肪栓塞，膿毒血癥，休克，輸血，體外循環(huán)，呼吸機長時間使用，放射線照射肺部，肺慢性疾?。ò宰枞苑渭膊　⑾头蝿用}高壓等）。實驗研究發(fā)現(xiàn)，急性肺損傷與HIF-1α途徑關(guān)系密切，無論是通過直接途徑還是間接途徑，無論是肺損傷的急性期還是慢性期，HIF-1α在肺損傷中都起了非常重要的作用。因此，很多研究聚焦于抑制HIF-1α途徑從而減輕肺損傷。現(xiàn)就通過抑制HIF-1α途徑減輕急性肺損傷的研究進展進行綜述。

1 HIF-1α

低氧誘導(dǎo)因子（HIF），就是在低氧情況下誘導(dǎo)出的一種轉(zhuǎn)錄因子。HIF-1是一種高度保守的轉(zhuǎn)錄因子，存在于幾乎所有類型的細胞中。它是以異二聚體形式存在的，有兩個亞基構(gòu)成，一個是對氧敏感的α亞基，另一個是穩(wěn)定持續(xù)表達的β亞基。最初HIF被發(fā)現(xiàn)時是和促紅細胞生成素（EPO）基因綁在一起的，用來編碼EPO，從而促進紅細胞生成[2]。常氧狀態(tài)下，人HIF-1α經(jīng)脯氨酸羥化酶（PHD）作用，以氧分子（O2）作底物，HIF-1α的Pro-402和Pro-564兩個脯氨酸殘基被羥化，然后通過Von Hipple-Lindau（VHL）和泛素（Ubiquitin，Ub）結(jié)合，即泛素化后迅速被蛋白酶體系降解。因此，在常氧狀態(tài)下，胞漿中幾乎檢測不到HIF-1α。而在低氧或缺氧狀態(tài)下，PHD活性被抑制，HIF-1α降解減少而穩(wěn)定表達，從胞漿進入細胞核內(nèi)，在核內(nèi)聚積并和與HIF-1β亞基結(jié)合，并通過與轉(zhuǎn)錄共同活化因子CBP和p300的結(jié)合[3]，識別低氧反應(yīng)目標基因啟動子內(nèi)的HIF反應(yīng)應(yīng)答元件（HRE），促進HIF-1的各種靶基因，包括血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、血紅素加氧酶-1（HO-1）等的轉(zhuǎn)錄及表達，經(jīng)翻譯后途徑實現(xiàn)HIF-1α介導(dǎo)的低氧反應(yīng)的激活。研究證實，在炎癥環(huán)境下的炎癥相關(guān)因子，例如TNFα/IL-4[4]及其它細胞因子、轉(zhuǎn)化生長因子β1、血管緊張素II，也可誘導(dǎo)HIF-1α的活化[5-6]。HIF-2α[7-8]是在發(fā)現(xiàn)HIF-1α后被確定的一種和HIF-1α有類似序列的轉(zhuǎn)錄因子，存在于所有的有核細胞中，也是通過PHD依賴的途徑降解，但它的表達模式受到更多限制。

2 HIF-1α和急性肺損傷

急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征，是常見的一種由心源性因素以外的各種肺內(nèi)外致病因素引起的急性、進行性、缺氧性呼吸衰竭，臨床表現(xiàn)為進行性呼吸困難和難以糾正的低氧血癥，ARDS是ALI的嚴重階段。急性肺損傷的早期損傷，包括肺泡襯里層的損傷，肺泡上皮細胞的凋亡，血管通透性增加導(dǎo)致的肺水腫，而后階段主要是肺泡Ⅱ型的反應(yīng)性增生[9]。研究表明，許多類型的急性肺損傷都與HIF-1α有關(guān)，包括低氧致急性肺損傷[10-11]，內(nèi)毒素敗血癥致急性肺損傷[12]，創(chuàng)傷/失血性休克致急性肺損傷[13-14]，肺移植急性肺損傷[15]，淹溺致急性肺損傷[16]，高氧濃度致急性肺損傷[17]，放射致急性肺損傷[18]等。此外，急性肺損傷后期的肺纖維化也與HIF-1α有關(guān)[19]。

3 3,5,4’-3-O-乙酰白藜蘆醇減輕海水淹溺所致急性肺損傷

白藜蘆醇（Resveratrol）是一種植物提取物，主要存在于中藥虎杖、葡萄及堅果等植物中，有順式和反式兩種異構(gòu)體。植物中白藜蘆醇主要以反式形式存在，而反式異構(gòu)體的生理活性要強于順式異構(gòu)體。研究表明，白藜蘆醇具有抗腫瘤、抗心血管疾病、抗炎、抗氧化[20-21]、神經(jīng)系統(tǒng)保護等多種藥理學(xué)作用，具有很大的藥用價值和市場前景。3,5,4’-3-O-乙酰白藜蘆醇是白藜蘆醇的前體，它克服了白藜蘆醇的缺點，包括較弱的藥代動力學(xué)和較低的生物利用度及短暫的生物半衰期[22]。在一項海水淹溺導(dǎo)致的大鼠急性肺損傷模型的研究中，通過組織學(xué)檢測，肺濕/干比重檢測，MDA、T-SOD、TNF-α、IL-1β、組織和細胞的HIF-1α的Western blot檢測證實，利用3,5,4’-3-O-乙酰白藜蘆醇預(yù)處理，可抑制HIF-1α途徑，從而減輕肺損傷，并且效應(yīng)呈明顯的劑量依賴性[16]。

4 COMP-Ang1減輕ROS所致急性肺損傷

血管緊張素-1（Ang-1）是一種Tie2的分泌蛋白受體[23]，在很多些方面有潛在的治療價值，包括減少血管生成、提高內(nèi)皮細胞的生存、防止血管滲漏、對多種炎癥疾病有效等；并且，Ang-1還可減少細胞因子所致的ICAM-1、E-selectin和組織因子的表達。COMP-Ang1是Ang-1的變異體，比天然的Ang-1在磷酸化Tie2受體和Akt方面的作用更強，是天然Ang-1的更有效替代品?；钚匝酰≧eactive oxygen species，ROS）在各種肺疾病中具有關(guān)鍵作用，這些疾病包括哮喘、慢性阻塞性肺疾病、特發(fā)性肺纖維化、急性肺損傷、急性呼吸窘迫綜合征。當(dāng)肺組織暴露于氧化應(yīng)激時，ROS的高水平可以導(dǎo)致很多有害效應(yīng)及其病理生理的改變。ROS可使內(nèi)皮屏障功能紊亂，隨后對液體、大分子和炎癥細胞的滲透性增加[24]。過氧化氫（H2O2）所致小鼠急性肺損傷模型的研究證實，可通過COMP-Ang1抑制HIF-1α途徑，從而顯著減輕肺損傷[25]。

5 異丙酚減輕脂多糖所致急性肺損傷

異丙酚是一種全麻藥，在全身麻醉和重癥監(jiān)護室的鎮(zhèn)靜中廣泛使用。研究證實，異丙酚可通過抑制巨噬細胞的遷移、吞噬和抗氧化作用，產(chǎn)生抗炎和抗氧化效應(yīng)[26]，同時抑制巨噬細胞內(nèi)脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的NO及炎性細胞因子（IL-1β、TNF-α、IL-6）[27]。異丙酚也可以減少H2O2刺激的人內(nèi)皮細胞的凋亡和內(nèi)皮型eNOS的表達[28-29]。許多研究表明，異丙酚可以減輕內(nèi)毒素導(dǎo)致的小鼠急性肺損傷[30-32]。另有研究證實，在內(nèi)毒素休克的小鼠模型中，異丙酚可下調(diào)肺上皮細胞中的HIF-1α、IL-6、IL-8及TNF-α的表達；體外實驗顯示，異丙酚減少了內(nèi)毒素處理的肺上皮細胞的凋亡及HIF-1α和其下游的促凋亡基因BNIP3的表達[33]。說明異丙酚可通過抑制HIF-1α途徑，減輕脂多糖所致急性肺損傷，至少部分是通過此途徑。此外，也有研究認為，過異丙酚可抑制低氧誘導(dǎo)A549細胞的HIF-1α的表達[34]。

6 丹參酮ⅡA減輕脂多糖所致急性肺損傷

丹參是一種中草藥，來源于唇形科鼠尾草屬植物的根莖，廣泛用于預(yù)防和治療冠心病。丹參酮ⅡA是從丹參中提取的具有抑菌作用的脂溶性菲醌化合物，具有抗炎和抗氧化作用。研究顯示，丹參酮ⅡA預(yù)處理可以改善脂多糖導(dǎo)致的生化和細胞的改變，能減少炎癥因子的產(chǎn)生。在體內(nèi)和體外實驗中，經(jīng)丹參酮ⅡA預(yù)處理可以減少脂多糖誘導(dǎo)的HIF-1α的表達，雖然丹參酮ⅡA沒有影響脂多糖誘導(dǎo)的HIF-1α的mRNA水平，但抑制了PI3K/AKT和MAPK途徑以及相關(guān)的蛋白翻譯調(diào)節(jié)者，比如p70S6K1、S6核糖體蛋白、4E-BP1和eIF4E等。該研究顯示，脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細胞經(jīng)過蛋白酶體途徑促進了HIF-1α蛋白的降解[35]。

7 大花紅景天萃取物減輕低氧性急性肺損傷

紅景天（Roseroot）是生長在海拔800~2 500米高寒地帶的野生植物，具有很強的生命力和特殊的適應(yīng)性，被用于治療高山癥，以及抗抑郁、抗疲勞和增加工作效率。在小鼠低氧模型中，紅景天被證實可顯著延長小鼠生存時間[36]。還有研究表明，紅景天表現(xiàn)出抗炎[37]、抗氧化和清除ROS的特性[38]。暴露于低壓低氧的大鼠肺水腫病理指標增長明顯，包括肺水含量、肺泡毛細血管屏障的破壞及肺內(nèi)富含蛋白的液體。另外，低壓低氧也增加了氧化應(yīng)激指標，包括ROS產(chǎn)物、MDA水平、MPO活性，此外還發(fā)現(xiàn)血漿內(nèi)皮素-1（ET-1）、支氣管肺泡灌洗液中血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和肺組織HIF-1α的過度表達。經(jīng)過大花紅景天萃取物預(yù)處理后，可減輕低氧誘導(dǎo)的肺損傷參數(shù)來減輕HAPE。大花紅景天萃取物通過減輕ET-1和VEGF水平，保持了肺泡-毛細血管屏障的完整性，而ET-1和VEGF都是HIF-1α的靶基因。由此可見，大花紅景天萃取物可通過抑制HIF-1α途徑減輕HAPE[39]。

目前對各類肺損傷的研究認為，HIF-1α在其中起了重要的作用。減輕肺損傷的關(guān)鍵就是要抑制HIF-1α途徑。越來越多的研究已著眼于通過抑制HIF-1α途徑來減輕肺損傷。傳統(tǒng)中草藥丹參、紅景天、白藜蘆醇，以及麻醉藥異丙酚等，都通過此途徑減輕肺損傷，為肺損傷治療提供了新思路。

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Research Progress on Attenuating ALI by the Inhibition of HIF-1αPathway

MA Yiwen,XU Hui.
Department of Anesthesiology,Shanghai Ninth People's Hospital,Shanghai Jiaotong University School of Medicine,Shanghai 200011, China.Corresponding author:XU Hui(E-mail:1268dh@163.com).

Acute lung injury;Hypoxia inducible factor-1α;Inhibition

R563.9

B

1673－0364（2013）05－0241－03

2013年6月19日；

2013年7月30日）

10.3969/j.issn.1673-0364.2013.05.017

200011上海市上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院麻醉科。

徐輝（E-mail：1268dh@163.com）。

【Summary】Acute lung injury(ALI)results from various causes is common in clinic with a high mortality.The recent experimental researches show that ALI is associated with HIF-1αpathway in different ALImodels.Furthermore,many drugs have been reported to attenuate ALIby the inhibition of hypoxia inducible factor-1α(HIF-1α)pathway.In this paper,the research progress on attenuating ALI by the inhibition of HIF-1αpathway was reviewed.