抑制肿瘤坏死因子受体相关因子6对脓毒症诱导的心肌功能障碍保护机制的研究进展
2024-10-31田勇胡红梅麻长林杨国辉
[摘要] 心脏是脓毒症最常并发功能障碍的器官之一。脓毒症诱导的心肌功能障碍在重症监护病房患者中的发病率和死亡率均较高，患者的医疗负担较重。研究表明，抑制肿瘤坏死因子受体相关因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6）的表达有利于减轻脓毒症诱导的心肌功能障碍，但具体作用机制尚未完全阐明。本文阐述TRAF6在脓毒症心肌细胞自噬、炎症反应、氧化应激及细胞凋亡等方面的调控机制，探讨抑制TRAF6的表达对脓毒症诱导的心肌功能障碍保护机制的研究进展。
[关键词] 肿瘤坏死因子受体相关因子6；脓毒症；脓毒症诱导的心肌功能障碍；保护机制
[中图分类号] R541.9[文献标识码] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2024.26.026
脓毒症是宿主对感染反应失调而导致危及生命的器官功能障碍[1]。2017年，全球估计有4890万例脓毒症患者，脓毒症相关死亡病例为1100万例，占全球死亡总人数的19.7%[2]。在对中国44家医院重症监护病房（intensive care unit，ICU）患者的统计分析中发现，ICU患者中脓毒症的发病率为20.6%，90d死亡率为35.5%[3]。心脏是脓毒症最常并发功能障碍的器官之一[4]。脓毒症诱导的心肌功能障碍（sepsis-induced myocardial dysfunction，SIMD）是由脓毒症并发的心脏整体的、可逆的功能障碍，左心室和右心室收缩功能和（或）舒张功能障碍是其特征[5-7]。当前，脓毒症导致心肌功能障碍的发病机制尚未完全清楚。
1 脓毒症概述
研究表明，SIMD的发生与过度炎症反应、微循环障碍、一氧化碳合成障碍、内皮功能障碍、钙调节障碍、自噬功能紊乱、自主神经系统功能失调、细胞凋亡及线粒体功能障碍等有关[8]。依据脓毒症相关指南和专家共识，采取积极措施治疗原发病、合理使用抗生素、给予营养支持及防治并发症等一系列策略的应用使得SIMD的治疗效果显著。但因患病人数不断增加，SIMD的死亡病例数仍居高不下。因此，临床亟需提高SIMD的治疗效果，降低患者的死亡率。若能找到更加有效的治疗方法，则可提高SIMD患者的生活质量，减轻医疗负担。
2 肿瘤坏死因子受体相关因子6
肿瘤坏死因子受体相关因子（tumor necrosis factor receptor-associated factor，TRAF）6是一种E3泛素连接酶，是一种细胞内蛋白，广泛表达于心脏、平滑肌、骨骼肌、脂肪组织、B淋巴细胞、内皮细胞和巨噬细胞中，其在调节先天性免疫、适应性免疫、胚胎发育、细胞凋亡、组织稳态和骨代谢方面发挥不可或缺的作用[9-10]。在脓毒症动物模型中研究发现，抑制TRAF6的表达可减轻脓毒症并发的心脏、肝脏及肺等重要器官的损伤[11]。
3 TRAF6在SIMD中的作用机制
3.1 TRAF6与脓毒症心肌细胞自噬
自噬作为细胞的应激反应和应对机制之一，其可将胞浆内的病原体、功能受损的蛋白、过剩的蛋白、细胞核碎片及其他受损细胞器等异常物质运送到溶酶体中进行降解，降解后的物质可被回收和循环再利用，此外其还可修复功能受损的胞内物质，有助于细胞稳态和细胞生存的维持[12]。
研究表明，TRAF6作为Toll样受体4的下游分子，其可参与核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）、丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）等自噬相关信号通路的调控[13]。脓毒症早期，TRAF6可直接泛素化UNC51样激酶1（UNC51-like kinase 1，ULK1）诱导自噬，但随着脓毒症的进一步加重，TRAF6可介导MAPK的磷酸化，促使ULK1去磷酸化，进而抑制自噬的活化[14]。作为SIMD重要保护机制之一的自噬在脓毒症严重阶段常处于较低活动水平。另有研究报道，适度诱导脓毒症心肌细胞的自噬水平可减轻SIMD[15-16]。抑制TRAF6可诱导细胞自噬，但具体作用机制尚不明确，推测其可能是通过抑制下游MAPK信号通路、促进ULK1磷酸化实现的[14，17]。但也有研究表明，抑制TRAF6的表达可通过调节自噬效应蛋白1介导的巨噬细胞自噬和M2极化，改善SIMD[18]。因此，抑制TRAF6的表达对SIMD起一定的保护作用。
3.2 TRAF6与脓毒症心肌细胞炎症反应
炎症是机体免疫系统对有害刺激的生物反应，也是机体极其重要的自我保护机制之一。在SIMD中，炎症反应处于失衡状态，这是SIMD的重要机制之一[19]。病原微生物及其产物侵入机体可促进免疫系统部分激活，产生补体，免疫细胞表面存在病原体识别受体（pathogen-recognition receptor，PRR），PRR及补体与病原体相关分子模式和（或）损伤相关分子模式结合而被激活；被激活的受体触发细胞内信号级联反应，进而导致相关炎症介质和细胞因子的产生，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-4、IL-6、血管紧张素Ⅱ和高速泳动族B1蛋白等，这些细胞因子和炎症介质可使心脏血管或心肌细胞造成不同程度的损伤[20-21]。
TRAF6作为多条炎症相关信号通路的下游因子，在脓毒症中处于高表达状态，抑制其表达可减轻心肌细胞的炎症反应[22]。在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）诱导的SIMD碍小鼠模型中，抑制TRAF6的表达可显著减轻小鼠心肌组织中的炎症反应，改善小鼠心肌功能障碍；在LPS诱导的脓毒症心肌损伤小鼠体内模型及H9C2心肌细胞炎性损伤离体模型中，抑制TRAF6/NF-κB信号通路可减少炎症因子TNF-α、IL-1β和IL-6的释放，减轻LPS所诱导的脓毒症心肌损伤；在肠道病毒引发病毒性心肌炎大鼠模型中，通过微RNA-506-3p靶向抑制TRAF6可显著降低大鼠心肌组织中TNF-α、IL-1β及IL-6等炎症因子的水平，改善受损的心肌细胞[23-25]。因此，靶向抑制TRAF6可减少心肌组织或心肌细胞中炎症因子的释放，减轻心肌的炎性损伤。
3.3 TRAF6与脓毒症心肌细胞氧化应激
细胞内氧化应激的过度激活在脓毒症心肌损伤的病理机制中扮演极其重要的角色。脓毒症可致活性氧（reactive oxygen species，ROS）和活性氮与抗氧化系统之间失衡，线粒体功能受损，导致腺苷三磷酸的产生不足，心肌细胞出现致命能量衰竭并出现损伤；此外氧化应激的失衡也会损伤心血管内皮细胞[21，26]。TRAF6作为NF-κB信号通路的下游因子，抑制其表达可减轻脓毒症心肌细胞的氧化应激。研究发现，在脓毒症诱导的心脏损伤小鼠模型中，抑制TRAF6/NF-κB轴可调节心肌细胞线粒体膜电位，减少ROS和丙二醛的释放，减轻脓毒症小鼠心肌细胞的氧化应激损伤[23]；脱氢延胡索碱可通过抑制TRAF6的表达，减轻脓毒症小鼠心肌细胞中谷胱甘肽过氧化物酶和ROS的产生，有益于LPS诱导脓毒症小鼠心肌损伤的保护[24]；在LPS及肠道病毒诱导的H9C2心肌细胞炎性损伤模型中，抑制TRAF6的表达可减轻心肌细胞的氧化应激损伤[27]。因此，抑制TRAF6的表达有利于减轻脓毒症心肌细胞的氧化应激，对SIMD具有一定的保护作用。
3.4 TRAF6与脓毒症心肌细胞凋亡
细胞凋亡是细胞死亡的一种形式，其是受细胞基因调控和外界应激而发生的程序性主动死亡过程，在调节细胞稳态方面起重要作用。细胞凋亡有3种方式，即内源性细胞凋亡、外源性细胞凋亡及内质网应激[28]。细胞凋亡是脓毒症心肌损伤的重要环节，心肌细胞凋亡的严重程度在一定程度上也决定着心肌的损伤程度，减轻心肌细胞凋亡是治疗SIMD的重要方法之一[29-30]。
TRAF6对免疫系统的发育、功能的发挥及稳态的维持具有调节作用，抑制TRAF6的表达对减轻脓毒症细胞凋亡具有重要保护作用[31]。研究表明，在肠道病毒所致的心肌细胞炎性损伤大鼠模型中发现，心肌细胞凋亡显著增加，抑制TRAF6的表达可显著降低心肌细胞的凋亡率；在LPS诱导的H9C2心肌细胞损伤模型及大肠埃希菌诱导的脓毒症心肌损伤小鼠模型中发现，抗凋亡蛋白Bcl-2水平显著降低，而促凋亡蛋白Bax和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（cysteine-aspartic protease-3，caspase-3）水平显著升高，应用TRAF6特异性抑制剂C25-140抑制TRAF6的表达，Bax、caspase-3水平降低，而Bcl-2的水平有所回升，证实对TRAF6的抑制可改善脓毒症并发心肌细胞凋亡[24-25]。
3.5 TRAF6与脓毒症血管内皮细胞
脓毒症期间，血管内皮细胞的活化导致多种促炎性细胞因子的产生及细胞黏附分子表达水平的上调，而内皮细胞的持续激活可致大量中性粒细胞浸润、过度炎症及组织损伤，最终导致器官功能障碍；抑制TRAF6的表达可减轻脓毒症血管内皮的活化，有利于减轻脓毒症心肌损伤，最终改善SIMD症状，甚至降低患者的死亡率[32-33]。
4 不足与展望
脓毒症的发病率及死亡率均较高。近年来，SIMD患者的死亡人数仍居高不下，存活患者也伴有不同程度的后遗症。探寻 SIMD的治疗药物和作用靶点是近年来研究的热点之一。研究表明，TRAF6对SIMD中炎症反应、细胞凋亡、氧化应激及细胞自噬等发挥调控作用，抑制TRAF6的表达对SIMD具有一定的保护作用。因此，TRAF6可能是治疗SIMD的潜在靶点之一。目前，TRAF6在脓毒症中的研究主要集中于细胞及动物模型层面，关于抑制TRAF6的表达对心肌细胞自噬调控的研究报道较少，上述不足仍有待进一步探究。
利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。
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（收稿日期：2023–12–22）
（修回日期：2024–07–11）
