斯坦福大学医学院的一项研究证实,血红素降解过程中所产生的副产物一氧化碳(carbon monoxide,CO)对控制组织急性炎症有益。
研究人员是在急性胰腺炎小鼠模型研究中发现上述现象的。研究发现,给予CO释放分子-2(CO-releasing molecule–2,COMR-2)治疗,能够显著降低模型小鼠的死亡率,减轻炎症所致的胰腺和肺损伤。COMR-2能够减少系统性炎症因子的释放,抑制全身及胰腺局部巨噬细胞TNF-α的分泌,抑制巨噬细胞Toll样受体4(Toll-like Receptor-4,TLR-4)受体复合物的表达。
进一步研究发现,在人和小鼠细胞中,COMR-2能够抑制内源性和外源性配体依赖的TLR4激活。这一结果提示,COMR-2可能对早期及晚期急性胰腺炎均有治疗作用,其分别涉及无菌或内毒素介导的炎症。但是,COMR-2的抑制炎症效果需要依赖免疫细胞TLR-4的表达。如果缺乏TLR-4的表达,COMR-2对急性胰腺炎则不再有额外的保护作用。这就表明,CORM-2依赖的效应是通过对巨噬细胞TLR-4激活的抑制来介导的。更重要的是,过继输入CORM-2处理的细胞可以显著缓解急性胰腺炎。
基于上述研究发现,研究者推测,COMR-2的炎症保护作用可能是血红素降解过程中所产生的CO所致。血红素氧合酶(heme oxygenase,HO)是一种催化血红素降解的酶,能够将血红素转变为胆绿素、CO和铁。该酶共有三种同工酶,HO-1、HO-2、HO-3。其中,HO-1属于诱导型HO,广泛分布于哺乳动物多种组织细胞中。HO-1可由多种刺激因子诱导表达,如氧化应激、热休克、紫外线照射、缺血再灌注等。
CO在机体内由HO催化血红素产生;CO过去曾被认为是破坏细胞呼吸作用的有害物质。近年来的研究发现CO也是一种气体信号分子,在离体和在体模型中对由内毒素诱导产生的各种细胞因子具有显著的抑制作用,作为机体内一种重要的化学气体信使,参与了炎性反应引起的氧化应激反应、缺血再灌注损伤、内毒素休克等病理过程,发挥着重要的抗炎、抗凋亡和细胞保护作用。(作者:刘荣军)
参考文献:《Journal of Clinical Investigation》2014;124:437-447