TNF-α、IL-6 在急性梗阻性化脓性胆管炎发病机制中的研究进展

潘锦泉，李滨

（桂林医学院附属医院，广西 桂林 541000）

0 引言

急性梗阻性化脓性胆管炎（AOSC）[1]是一种严重疾病，在胆道阻塞的基础上发生严重感染，会引起脓毒性休克和全身性多器官功能衰竭，死亡率为10-40%[2]。其病因和发病机理尚未完全了解，尤其是细胞因子，如TNF-α 和IL-6，在其发病机理中起着极其重要的作用。细胞因子可被分为白细胞介素、干扰素、肿瘤坏死因子超家族、集落刺激因子、趋化因子、生长因子等。众多细胞因子在体内通过旁分泌、自分泌或内分泌等方式发挥作用，具有多效性、重叠性、拮抗性、协同性等多种生理特性，形成了十分复杂的细胞因子调节网络，参与人体多种重要的生理功能。细胞因子的产生和相互作用对人体防御疾病和维持生理平衡具有重要意义。TNF-α、IL-6 是重要的促炎因子和免疫调节因子，其在AOSC 发病机理中的作用综述如下。

1 TNF-α 与急性梗阻性化脓性胆管炎

1.1 TNF-α 的概述

TNF-α 是一种有效的细胞因子，可作为炎症介质，由多种类型的细胞（如巨噬细胞，T 和B 细胞，成纤维细胞和单核细胞）分泌。TNF-α 最初在1970 年代被鉴定为内毒素诱导的血清因子[3]。之后，TNF-α 基因被克隆到细胞系中，纯化后对蛋白进行表征。然后，已表征的蛋白质可商购获得[4]。有人指出，TNF-α 是炎症和凋亡的重要介体[5]。根据细胞类型，TNF-α 与TNF-受体1（TNFR1）或TNFR2 相互作用。可以刺激不同的细胞过程，例如坏死、凋亡、免疫细胞活化和分化、血管生成和细胞迁移[6]。

TNFα 不仅可以引起体内肿瘤组织的出血性坏死，并在体外直接杀死肿瘤细胞，还具有许多其他生物学活性，它可以诱导嗜中性白细胞聚集，促进嗜中性粒细胞向巨噬细胞的增殖、成熟和活化，增强中性粒细胞对血管内皮的粘附性，促进嗜中性粒细胞和巨噬细胞向炎症部位迁移及脱颗粒，诱导IL-2 及IL-6 等细胞因子产生，导致级联反应，最终导致组织损伤[7]。在TNF-α 的刺激下，细胞碎片、细胞产物、补体片段等可被巨噬细胞吞噬，此时组织细胞可发生坏死、蛋白质破坏、水肿，从而导致肝和胆管组织细胞的损害。TNF-α 除了具有抗病毒、激活T 细胞、促进细胞因子分泌的功能外，还可诱导炎症反应和调节巨噬细胞抗原提呈的功能，在宿主防御反应中起重要作用[8]。

1.2 TNF-α 在急性梗阻性化脓性胆管炎发病机制中的作用

AOSC 是一种严重的胆道疾病，最常见的病因是胆道阻塞和细菌感染，易合并败血症、内毒素血症、DIC 和多器官衰竭，是一种常见的临床危重病，起病快、进展快、死亡率高[9]。近年来，TNF-α、IL-6 等炎症介质在AOSC 发病机理中的作用越来越受到关注，其在细胞间相互作用、免疫调节和炎性过程中起着重要作用；AOSC 的致病菌以革兰氏阴性细菌为主，胆管中的细菌可由肠道菌群逆行侵入或通过血液途径进入；革兰氏阴性细菌外壁的内毒素即脂多糖（LPS）是一种强烈的刺激剂，可诱导TNF-α 和IL-6 的释放，从而诱发机体炎症反应；在脓毒血症中，血液和胆汁中TNF-α 和IL-6 的浓度会增加[10]。

在AOSC 并发的脓毒血症的病理发展过程中，TNF-α 是炎症反应中最早出现的细胞因子，并可引发炎症介质级联反应，也是许多炎症反应的中枢介质[11]；TNF-α 可刺激中性粒细胞产生超氧化物、弹力蛋白酶、血小板活化因子（PAF）、PLA2 等参与全身炎症反应；TNF-α 能活化内皮细胞释放PAF，促进血小板、淋巴细胞、白细胞生成白三烯和氧自由基、诱导一氧化氮合酶异构体，从而产生大量NO，引起组织细胞损伤。TNF-α 能够激活凝血系统和补体系统，抑制纤溶反应，促发DIC。TNF-α 可参与创伤后的高代谢，引发发热、蛋白质消耗、机体氧耗量增加等。同时，TNF-α 即可对机体起到免疫保护作用，又能引起机体的免疫病理损伤，在正常情况下TNF-α 具有调节免疫应答、促进组织修复、抗感染、抗肿瘤的作用，如果大量的TNF-α 产生并释放出来，可能会破坏人体的免疫平衡，与其他炎症因子共同作用造成机体多种病理损伤。总之，AOSC 患者体内大量炎性细胞被激活，各种炎性介质被产生和释放，从而启动瀑布炎性反应，引起全身性炎性反应综合征（SIRS），导致机体代谢紊乱，微循环障碍、组织血流灌注不足等，最终造成多器官功能不全综合征(MODS)甚至死亡。

研究表明，TNF-α 在急性梗阻性化脓性胆管炎的胆汁和血液中有一定程度的升高，并作为炎症介质对肝脏和胆管组织造成病理性损害。在Singh A 等研究中发现，随着血浆内毒素的增加，6h AOSC 组的浆细胞因子，TNF-α 和IL-6 水平显着增加，这些发现逐渐增加了AOSC 肝组织的炎症反应，并与血浆内毒素呈正相关[12]；这也证明了TNF-α 和IL-6 与内毒素介导炎症和肝损伤有关[13]。作为主要的炎性细胞因子，TNF-α 以多种方式促进肝损伤。TNF-α 还可以通过激活内皮细胞释放可能损害附近细胞的有毒产物（即活性氧和蛋白酶）来引发嗜中性粒细胞的积累，从而导致肝损伤[14]；败血症和内毒素介导的肝损伤往往是死亡的直接原因，所以肝脏功能恢复的程度将决定AOSC 患者的预后[15]。在AOSC 导致的败血症过程中，TNF-α 等细胞因子可刺激免疫和内皮细胞激活炎症级联反应会导致活性氧（ROS）的产生增加，从而导致氧化应激[16]；ROS 产生过多会导致脂质、蛋白质、碳水化合物和核酸受损，如肝脏、肺部、心脏和肾脏等重要脏器会不同程度受损，此可能导致败血症的加重和进展，并且最终导致器官功能障碍[17,18]。Popescu NI 等[19]研究发现，由单核细胞分泌的促炎细胞因子（如TNF-α 和IL-1β 等）可能通过自分泌和旁分泌的方式增强与内毒素血症和败血症相关的凝血病，从而促发DIC；且革兰氏阴性和革兰氏阳性人类败血症患者以及实验性败血症模型中的促凝血细胞因子均升高；这足以解释AOSC 并发DIC 时，TNF-α 等促炎细胞因子参与了机体促凝机制的形成。因此，在未来的临床以及科研方面，我们可以对TNF-α 介导的炎症反应在AOSC 病理生理过程的机制作进一步的研究，这不仅有利于我们对TNF-α 等细胞因子在AOSC 发病过程中的作用有更进一步的认识，而且对我们后续研制相关细胞因子抑制剂具有重要意义。

2 IL-6 与急性梗阻性化脓性胆管炎

2.1 IL-6 的概述

早在1980 年，人们发现成纤维细胞经Poly-C 刺激后能产生一种抑制病毒复制的细胞因子，当时称之为β2 干扰素（IFN-β2）。在往后的研究中未能证实此类因子的直接抗病毒作用，但具有其他多种生物功能，并根据实验系统和功能的不同，分别命名为杂交瘤/浆细胞瘤生长因子、B 细胞刺激因子-2、肝细胞刺激因子、溶细胞性T 细胞分化因子和B 细胞分化因子等。直到1986 年，Hirano 等[20]人克隆并报道了白细胞介素6（IL-6）的人类基因,该基因被映射到7p15-p21 染色体，由副外显子和四个内含子组成；此后被正式命名为白细胞介素-6（IL-6）。IL-6 是一种多功能的单链糖蛋白细胞因子，可由单核巨噬细胞、Th2 细胞、肝细胞、成纤维细胞等产生，IL-6 通过构建IL-6、跨膜IL-6 受体（mIL-6R）或可溶形式的IL-6R（sIL-6R）和信号转导亚基分子gp130的复合体来介导其信号传导；因此，IL-6 可能会出现三种信号传导模式，其中IL-6 与mIL-6R（经典信号）、sIL-6R（反信号）结合或通过IL-6R 与附近定位细胞上的gp130 连接[21]。可溶性的IL-6 受体在健康人血清中分布广泛，这使得IL-6具有广泛生物学功能。

IL-6 是炎症反应的重要因素，对血管免疫反应及炎症反应具有重要作用，能诱导血管炎症部位的纤维蛋白原，增殖纤维母细胞，激活凝血因子。IL-6 是由多种细胞产生的经典促炎细胞因子，例如T 淋巴细胞、B 淋巴细胞、成纤维细胞、单核细胞、角质形成细胞、系膜细胞和内皮细胞[22]。其可调节各种生理过程，包括急性期反应、炎症、免疫反应、宿主防御机制、造血作用和细胞生长[23]；诱导产生大量阳性急性期蛋白，例如血清淀粉样蛋白A、C 反应蛋白，导致强烈的热原活性[23]。IL-6 通过促进中性粒细胞向炎症部位的转运而参与炎症的发生和维持[24]，导致产生多种炎症介质，例如细胞因子、前列腺素、活性氧和蛋白酶[25]；它还调节T 淋巴细胞的激活和分化[26]。此外，IL-6 通过促进B 淋巴细胞成熟来刺激免疫球蛋白的合成和分泌，包括IgM、IgG 和Ig A[23,27]。在造血过程中，IL-6 和IL-3 共同诱导胚细胞集落的形成，而且还支持巨噬细胞和巨核细胞的分化[28]。IL-6 被称为正向生长调节剂，与IL-1、IL-3、粒细胞集落刺激因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子一起，刺激骨髓细胞的增殖和分化，诱导造血干细胞从G0 期进入G1 期，引起巨噬细胞、单核细胞和粒细胞的增殖[29]；诱导血管内皮生长因子（VEGF）的产生，并参与新血管生成[30]。

2.2 IL-6 在急性梗阻性化脓性胆管炎发病机制中的作用

IL-6 是一种急性炎症反应过程中产生的炎症介质，在机体损伤和修复过程中起着重要的作用，参与多种疾病的病理生理过程，且其水平与疾病的严重程度相关[31]。IL-6 可通过增强中性粒细胞释放弹力蛋白酶的能力来增强其细胞毒性作用[32]；通常情况下，外周血清中IL-6 浓度很低，若细菌、病毒感染时体内IL-6 表达急剧增加，故IL-6 可作为炎症反应的早期指标。IL-6 可通过自分泌或旁分泌的方式参与AOSC 的发病过程。一方面，IL-6 可通过转录激活因子3(STAT3)诱导抗凋亡基因bcl-2 和bcl-xl 表达增加，抑制中性粒细胞凋亡，引起局部中性粒细胞异常聚集，在活化时释放超氧阴离子( O-2 )增多，使得中性粒细胞毒性增强，加剧炎症反应，可造成AOSC 的发生、发展和持续[33]。另一方面，IL-6 通过STAT3 途径核因子(NF)kB 信号转录系统而诱导内皮细胞表达间黏附分子1（ICAM-1）增多，从而进一步介导中性粒细胞与内皮细胞之间的黏附，使得内皮细胞通透性增高，进一步促进炎性细胞的浸润，加重炎症性组织器官损伤。另外，IL-6促进巨噬细胞和中性粒细胞的分泌和增殖，并且过度表达通常可诱导或加剧AOSC。

众所周知，AOSC 是一种严重的胆道疾病，与严重的并发症（如脓毒血症、DIC 和多器官功能障碍）密切相关，细胞因子和炎性介质起着重要作用。其中，在AOSC 引发的脓毒血症中，机体血清中的IL-6 水平会急剧升高，并且其可作为脓毒血症的诊断和预后的生物学标志物[34]。Gong 等[35]发现脓毒症患者外周血中IL-6 mRNA 和蛋白水平显着高于非脓毒血症的患者，故可测定AOSC 诱发的脓毒血症患者外周血中IL-6 mRNA 和蛋白水平，可为该病的临床诊断和治疗提供依据。Fang 等[36]研究发现，在对照组、轻度脓毒症组、重度脓毒症组、感染性休克组中患者血清IL-6 水平依次升高，且病变越严重，其浓度越高。有研究表明，弥散性血管内凝血(DIC)患者血浆IL-6 水平高于无DIC 患者，尤其是合并脓毒血症的患者血浆IL-6 水平最高；在DIC 患者中血浆IL-6 的升高可能导致高凝和低纤溶状态，同时激活免疫系统，共同参与了DIC 的进展和器官衰竭的病理过程[37]。一项荟萃分析显示[38]，IL-6 在成人脓毒血症方面具有中等的诊断性能，其诊断价值与PCT 相似，但高于CRP，故IL-6、PCT 和CRP 联合检测有助于早期诊断脓毒血症，使得我们可以在AOSC 出现脓毒血症早期得以诊断，并尽早治疗，防止AOSC 进展，从而患者降低病死率。以上研究证实，IL-6 在AOSC 的病理生理中起着极其重要的作用，并与AOSC 病变的严重程度密切相关。

3 小结

TNF-α 和IL-6 在AOSC 的发病机制中起着非常重要的作用。随着对炎症性疾病发病过程中TNF-α 和IL-6 的免疫反应机构的进一步了解，开发了TNF-α 和IL-6 的单克隆抗体等拮抗剂和抗体，成功应用于风湿免疫疾病、炎症性肠疾病等炎症性疾病，并取得了一定的治疗效果[39-40]。我们知道，AOSC 的治疗主要是及时胆管引流和抗感染，由于TNF-α和IL-6 等炎症因子在其发病过程中起着重要的作用，故在AOSC 治疗过程应重视对血清及胆汁中炎症因子的清理，阻止AOSC 炎症反应的进一步扩展。然而，在AOSC 治疗方面应用仍较少，且关于TNF-α 和IL-6 在AOSC 发病过程中的病理生理机制研究仍不足，以及其生物制剂能否用于AOSC的治疗和疗效如何?仍需进一步探讨。在往后的学术研究里，我们可以对TNF-α 和IL-6 反应的表观遗传机制作深入的研究，即TNF-α 和IL-6 对非编码RNA 表达的影响，包括微RNA 和长非编码RNA；这可以操纵和改变TNF-α 和IL-6的致病特征，有利于维持机体稳态。另外，我们可以利用基础科学和新型高通量测序的强大功能技术和全基因组方法来研究TNF-α 和IL-6 阻断前后的疗法以识别和预测与之相关的临床反应和机制的标志物对TNF-α 和IL-6 阻断的抵抗力。此类转化研究还为发现可以针对TNF-α 和IL-6 抑制剂治疗产生抗药性的患者靶向的其他致病途径提供了希望。期待今后有更多TNF-α 和IL-6 及其信号通路的抑制剂应用于AOSC 的治疗上，对提高AOSC 治愈率、降低其病死率具有深远意义。