【关键词】 硫氧还蛋白;趋化因子;炎症
硫氧还蛋白(thioredoxin，Trx)是具有多种生物学功能的一种小分子蛋白质。它和硫氧还蛋白还原酶及NADPH组成硫氧还蛋白系统，具有抗氧化、促细胞生长、抗细胞凋亡和调节转录因子活性作用。近年研究发现，Trx可以分泌到细胞外，而胞外Trx与许多疾病有关。胞外Trx抑制中性粒细胞到炎症反应部位，抑制促炎因子的表达释放。因此，胞外Trx即可作为一些疾病的标志，同时又具有重要的免疫调节作用。
1Trx的胞外功能
Trx分子量12 kDa，广泛存在于原核生物和真核生物中〔1〕，其活性位点为-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx又称白细胞介素-1样细胞因子、成人T细胞白血病衍化因子和早孕因子。根据Trx的定位，可以将其分为三种：Trx1、Trx2和Trx3。Trx1位于细胞质中，Trx2位于线粒体中，Trx3则主要存在精子细胞的内质网中。Trx还原作用的机制就在于其与底物X-S2结合后还原蛋白底物。因此，当活性中心的两个半胱氨酸突变成Ser(C32S/C35S)，则其还原活性丧失〔2〕。Trx具有多种生物活性：抗氧化、促生长、抗凋亡和调节转录因子活性〔3〕。Trx还可以分泌到细胞外，并且其细胞外浓度变化与很多疾病有关。
1.1胞外Trx的促细胞生长作用及细胞保护功能
Trx 可以通过非分泌途径到细胞外。Wakasugi等〔4〕研究发现，Trx可以由EB病毒感染的T淋巴细胞分泌，分泌到胞外Trx，有促进细胞生长作用。这种促生长作用依赖于Trx的氧化还原活性。在细胞培养基和血浆中，Trx很容易被氧化。如果没有还原剂(如β-巯基乙醇和DTT)存在的情况下，胞外Trx并不表现出促细胞繁殖作用〔4〕。 而且，突变型(C32/C35s)Trx即使在β-巯基乙醇存在下也不能促进细胞生长〔5〕。这些研究表明，细胞外的Trx活性位点和其还原状态对其促进细胞生长作用是必需的。Nakamura等〔6〕发现，胞外Trx能抑制肿瘤坏死因子(TNF)和过氧化氢诱导的细胞损伤及凋亡，同时还可抑制由于氧化应激引起的内源性Trx的分泌〔7〕。胞外Trx的细胞保护作用可能是通过与细胞膜上的靶分子相互作用而实现的，也可能由于胞外的Trx可以进入细胞从而发挥作用〔7〕。
1.2胞外Trx的免疫调节作用
氧化态的胞外Trx可抑制脂多糖(LPS)诱导白介素(IL)-1β的表达和分泌〔8〕;胞外Trx经DTT还原处理后，却可刺激IL-1、IL-6和IL-8的产生〔9〕。这就暗示着，无论胞外的Trx是还原状态还是氧化状态，均具有调节细胞因子的作用。腹腔注射重组人Trx可以减弱博莱霉素或炎症因子IL-2和IL-18引起的间质性肺炎和肺纤维化〔10〕。在脂多糖兔急性肺损伤模型中，重组Trx的可以抑制中性粒细胞向肺间质中渗入〔11〕，当给予高浓度的重组人Trx时可以抑制中性粒细胞向炎症位点迁移 〔12〕。单核细胞催化因子(MCP)-1诱导单核细胞的趋化作用可以被胞外Trx所抑制〔13〕。这些研究结果表明，胞外Trx具有抗炎症和抗趋化的作用。胞外Trx的抗趋化作用似乎并不依赖于其氧化还原形式，因为，无论是氧化态和还原态Trx都具有这种能力。然而，Trx活性中心的改变，则Trx抗趋化减弱。在小鼠air pouch模型中，突变型(C32/C35s)Trx并不能 抑制脂多糖引起中性粒细胞的向外迁移〔14〕;MCP-1诱导单核细胞的迁移却能显著地被突变型(C32/C35s)Trx所抑制〔15〕。胞外Trx除了调节细胞因子的分泌和表达外，它还具有调节炎症信号转导过程。研究表明，Trx能抑制P38有丝分裂原蛋白激酶的活性〔14〕;抑制巨噬细胞迁移抑制因子(一种促炎因子)的活性与释放〔16〕;抑制蛋白酶(如ADAM17)，从而抑制L-选择蛋白从中性粒细胞表面脱落〔17〕;与补体因子H相互作用，而补体因子H在补体系统的激活过程中起着关键作用〔18〕;此外，胞外Trx还可调节细胞黏附过程〔19〕。
2胞外Trx与几种常见疾病的关系
Trx可以分泌到胞外，因此，可以通过酶联免疫(ELISA)对血浆中Trx含量进行测定。血浆/血清中的Trx含量对各种疾病引起机体的氧化应激水平的变化是一种很好的评价指标。在健康的人体内血浆/血清中Trx含量为10~30 ng/ml，而在氧化应激的患者中Trx的含量达到40~140 ng/ml。Trx的组织水平为0.1~10 μg/ml〔20〕。
2.1胞外Trx与人类免疫缺陷综合征(AIDS)AIDS患者血浆中Trx含量明显增加，并且与细胞内谷胱甘肽(GSH)呈负性相关，从而揭示HIV的感染可引起机体氧化应激〔21〕。 在感染HIV的患者血浆中Trx与病人的CD4细胞数(>200·μl-1)无明显的相关性，但是随着患者血浆中Trx含量的逐渐升高，患者的病情加剧，并且患者血浆中Trx含量越高，患者预后越差。因此，Trx在AIDS的作用还有待进一步的研究。
2.2胞外Trx与丙型肝炎(HCV)对于HCV，血清中Trx和铁蛋白的水平是衡量干扰素治疗的指标〔22〕。患者血清中Trx和铁蛋白含量越高，就意味着机体的氧化应激状态越严重，对干扰素治疗的抵抗性越强。经放血治疗后，HCV患者血清中的Trx和铁蛋白的含量会下降，此时干扰素治疗的有效性会增强〔23〕。
2.3胞外Trx与癌症在肺癌和胰腺癌患者中，其血清中Trx含量明显增加;而当肿瘤切除后，血清中Trx含量开始下降，揭示癌症病变与血清中Trx有关〔1〕。癌症组织中胞内Trx高含量对抗癌试剂的治疗有明显的抵抗作用。目前，以 Trx作为药物靶点开发新型癌症治疗药物正成为研究的热点〔24〕。然而，目前还没有证据表明rhTrx对癌症细胞的生长有促进作用 。在裸鼠肿瘤的移植后加入rhTrx并没有明显地促进肿瘤细胞生长，从这一方面看来，外源rhTrx的加入对机体相对安全。
2.4胞外Trx与急性肺部损伤(ALI)ALI患者中，其血浆和支气管肺泡灌洗液(BAL)中Trx的含量明显增加。通过ELISA检测发现其BAL中Trx的含量(约为61.6 ng/ml)明显高于对照组(约为16.0 ng/ml)，而且患者血浆及其肺巨噬细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞中Trx的含量显著地增加。ALI患者中胞外Trx的水平与IL-8显正相关性，检测胞外Trx的水平可作为ALI患者炎症反应强度的判断指标〔25〕。
2.5胞外Trx与糖尿病的关系葡萄糖耐受不良与Trx的水平相关，在葡萄糖耐受不良患者血浆中Trx的含量(与健康人群相 比)出现显著偏高〔26〕。血浆内Trx的含量可以反映2型糖尿病患者体内胰岛素耐受的水平。2型糖尿病患者体内Trx的含量呈现明显增高趋势〔27〕。这些研究表明，Trx在糖尿病的发生发展进程中起着关键的作用，检测血浆内Trx的水平可为糖尿病的治疗提供指导。
2.6胞外Trx与眼病、神经退行性疾病等年龄相关性黄斑变性(AMD)是老龄人口主要致盲原因。脉络膜新生与AMD相关，可导致视力丧失。研究发现，外源Trx的注射可以抑制激光诱发的脉络膜新生〔18〕。在青光眼老鼠模型中，视网膜神经细胞(RGCs)的死亡导致青光眼产生，而Trx的存在对RGCs存活起到了一定的促进作用〔25〕。这些为Trx用于眼病治疗提供了理论依据。老年痴呆患者脑中Trx水平发生显著下降，特别是在杏仁核及海马区域〔28〕。Trx水平降低可能是由于氧化应激过强造成的耗竭和随之发生的神经元凋亡而引起的。而外源Trx可以抑制β淀粉样蛋白对神经元的毒害〔29〕。
3总结
过去人们认为Trx的氧化还原活性起了主导作用，但是近来研究发现胞外Trx更重要，胞外Trx具有抗炎症作用，在免疫调节中起重要的作用。在AIDS、丙型肝炎、癌症等中，胞外Trx水平是增加的;而在青光眼、AD等中，胞外Trx的水平却下降，因此，检测硫氧还蛋白的胞外含量可作为判断疾病发生发展进程的一个指标。然而，其变化分子机制还有待进一步阐明。
参考文献
1Nakamura H.Thioredoxin and its related molecules：update 2005〔J〕. Antioxidants & Redox Signaling，2005;7(5-6):823-8.
2Holmgren A.Thioredoxin structure and mechanism-conformational-changes on oxidation of the active-site sulfhydryls to a disulfide〔J〕. Structure，1995;3(3):239-43.
3Yoshida T，Oka S，Masutani S，et al.The role of thioredoxin in the aging process：Involvement of oxidative stress〔J〕.Antioxid Redox Signal，2003;5(5):563-70.
4Wakasugi N，Tagaya Y，Wakasugi H，et al.Adult T-cell leukemia-derived factor/thioredoxin，produced by both human T-lymphotropic virus type i- and epstein-barr virus-transformed lymphocytes，acts as an autocrine growth factor and synergizes with interleukin 1 and interleukin 2〔J〕. Proc Natl Acad Sci U S A，1990;87(21):8282-6.
5Powis G，Oblong JE，Gasdaska PY，et al.The thioredoxin/thioredoxin reductase redox system and control of cell growth〔J〕.Oncol Res，1994;6(10-11):539-44.
7Kondo，N，Ishii Y，Kwon YW，et al.Redox-sensing release of human thioredoxinfrom t lymphocytes with negative feedback loops〔J〕.J Immunol，2004;172(1):442-8.
8Billiet L，Furman C，Larigauderie G，et al.Extracellular human thioredoxin-1inhibits lipopolysaccharide-induced interleukin-1beta expression in human monocyte-derived macrophages〔J〕.J Biol Chem，2005;280(48):40310-8.
9Schenk H，Vogt M，Droge W，et al.Thioredoxin as a potent costimulus of cytokine expression〔J〕.J Immunol，1996;156(2):765-71.
10Hoshino T，Nakamura H，Okamoto M，et al.Redox-active protein thioredoxin preve nts proinflammatory cytokine- or bleomycin-induced lung injury〔J〕.Am J Respir Criti Care Med，2003;168(9):1075-83.
11Ueda S，Nakamura T，Yamada A，et al.Recombinant human thioredoxin suppresses lipopolysaccharide-induced bronchoalveolar neutrophil infiltration in rat〔J〕.Life Sci，2006;79(12):1170-7.
12Nakamura T，Hoshino Y，Yamada A，et al.Recombinant human thioredoxin-1 becomesoxidized in circulation and suppresses bleomycin-induced neutrophil recruitment in the rat airway〔J〕. Free Radical Research，2007;41(10):1089-98.
13Pagliei S，Ghezzi P，Bizzarri C，et al.Thioredoxin specifically cross-desensitizes monocytes to mcp-1〔J〕.Eur Cytokine Netw，2002;13(2):261-7.
14Nakamura H，Herzenberg LA，Bai J，et al.Circulating thioredoxin suppresses lipopolysaccharide-induced neutrophil chemotaxis〔J〕.Proc Natl Acad Sci U S A，2001;98(26):15143-8.
15Bizzarri C，Holmgren A，Pekkari K，et al.Requirements for the different cysteines in the chemotactic and desensitizing activity of human thioredoxin〔J〕.Antioxid Redox Signal，2005;7(9-10):1189-94.
16Tamaki H，Nakamura H，Nishio A，et al.Human thioredoxin-1 ameliorates experimental murine colitis in association with suppressed macrophage inhibitory factorproduction〔J〕.Gastroenterology，2006;131(4):1110-21.
17Smalley DM，Ley K.L-selectin：Mechanisms and physiological significance of ectodomain cleavage〔J〕.J Cell Mol Med，2005;9(2):255-66.
18Inomata Y，Tanihara H，Tanito M，et al.Suppression of choroidal neovascularization by thioredoxin-1 via interaction with complement factor h〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci，2008;49(11):5118-25.
19Kondo N，Ishii Y，Kwon YW，et al.Lipid raft-mediated uptake of cysteine-modified thioredoxin-1：apoptosis enhancement by inhibiting the endogenous thioredoxin-1〔J〕.Antioxid Redox Signal，2007;9(9):1439-48.
20Nakamura H.Extracellular functions of thioredoxin〔J〕.Novartis Found Symp，2008;291(1):184-92，192-5，221-4.
21Nakamura H，De Ros SC，Yodoi JJ，et al.Chronic elevation of plasma thioredoxin：Inhibition of chemotaxis and curtailment of life expectancy in aids〔J〕.Proceed Nat Academ Sci USA，2001;98(5):2688-93.
22Sumida Y，Nakashima T，Yoh T，et al.Serum thioredoxin levels as an indicator of oxidative stress in patients with hepatitis c virus infection〔J〕. Hepat oma，2000;33(4):616-22.
23Sumida Y，Nakashima T，Yoh T，et al.Serum thioredoxin elucidates the significance of serum ferritin as a marker of oxidative stress in chronic liver diseases〔J〕.Liver，2001;21(5):295-9.
24Powis G，Kirkpatrick DL.Thioredoxin signaling as a target for cancer therapy〔J〕.Curr Opin Pharmac，2007;7(4):392-7.
25Callister ME，Burke-Gaffney A，Quinlan GJ，et al.Extracellular thioredoxin levels are increased in patients with acute lung injury〔J〕.Thorax，2006;61(6):521-7.
26Miyamoto S，Kawano H，Hokamaki J，et al.Increased plasma levels of thioredoxinin patients with glucose intolerance〔J〕. Int Med，2005;44(11):1127-32.
27Kakisaka Y，Nakashima T，Sumida Y，et al.Elevation of serum thioredoxin levelsin patients with type 2 diabetes〔J〕.Horm Metab Res，2002;34(3):160-4.
28Lovell MA，Xie CS，Gabbita SP，et al.Decreased thioredoxin and increased thioredoxin reductase levels in alzheimer′s disease brain〔J〕. Free Radical Biology and Medicine，2000;28(3):418-27.
29李丽波，刘耕陶.硫氧还蛋白的生物学及其与阿尔茨海默病和帕金森病的关系〔J〕.药学学报，2008;43(1)：1-8.