脓毒症（sepsis）是机体对感染的反应失调，产生危及生命的器官功能损害的一种病理状态, 是临床上常见的急危重症疾病，其居高不下的病死率严重威胁人类健康，目前普遍认为脓毒症中免疫功能紊乱贯穿于整个发生发展的病理过程。Notch信号通路是一条进化上高度保守的通路，在多种系统中参与细胞增殖、分化及凋亡过程。近年研究表明，Notch信号通路参与多种免疫细胞的分化发育且参与一些炎症性疾病的发生发展。本文就Notch信号通路在脓毒症中的研究进展作一综述，阐述其与脓毒症免疫功能紊乱的关系。

1 Notch信号通路的研究 1.1 Notch信号通路激活途径

Notch信号通路是一条高度保守，广泛存在于生物体中并依赖细胞间相互作用的线性信号通路，在细胞增殖、分化及凋亡过程中起决定性作用。目前，Notch信号通路在生物体中共发现4个同源受体（Notch1-4）、5个同源配体（Delta-like1、3、4和Jagged1、2）、CSL-DNA结合蛋白、其他效应物及调节分子^[1]。其中Notch信号的受体与配体都是单次Ⅰ型跨膜蛋白，Notch受体含3个蛋白水解酶切割位点，包括在分泌途径中由furin转化酶切割的S1位点，在激活途径中由金属蛋白酶ADAM10或17切割的S2位点和由r-分泌酶切割的S3位点^[2]；而Notch配体则提供胞间短距离的信号传导，包含数量不等的重复表皮生长因子（epidermal growth factor, EGF）样序列、Delta/Serrate/Lag-2 (DSL)结构域及氨基端的C2结构域（也被称为MNNL段）^[3]。

经典的Notch信号通路途径为：Notch受体的胞外段与配体DSL段结合后发生结构改变，暴露出S2位点被ADAM10或17裂解后释放出部分胞外片段，剩下部分经r-分泌酶切割释放可溶性的Notch胞内段（notch intracellular domain, NICD）^[4-5]。NICD进入细胞核，通过RAM域与转录抑制因子CSL[CBF1，Su(H)和LAG-1](也被称为RBP-Jκ）结合，在共激活剂MAML1(mastermind-like 1)的作用下形成转录活化复合物，激活靶基因（如HES-1、5、7和HES相关抑制蛋白[（HES-related repressor protein, HERP）-1、2、3]转录，从而影响细胞的分化、增殖和凋亡^[6]。

1.2 Notch信号通路的调控

Notch信号通路可从受体-配体相互作用、受体蛋白水解过程、NICD与CSL结合三个方面进行调控^[7]。在Notch受体与配体相互作用中，Notch受体经Fringe蛋白的糖基化作用后可增强与Delta-like配体的结合，而减弱与Jagged配体的结合^[8-9]。配体的DSL结构域与受体的结合被认为是Notch信号通路级联放大的起点，现已有实验设计出作用于DSL结构域的Notch受体阻断抗体，但成效仅表现在生化指标上，并未能体现在细胞模型上^[10]。此外，Suckling等^[11]研究发现Notch配体N端的C2段可根据Notch表达细胞质膜上不同的磷脂组成调节其与受体的相互点。在受体的蛋白水解过程中，皆可从S1、S2、S3三个蛋白水解酶切割位点调控。理论上Furin抑制剂和ADAM抑制剂可分别作用于Notch受体的S1、S2位点阻断信号传导，但Furin转化酶、ADAM还作用于其他靶蛋白，容易出现脱靶效应，均不是理想的调控位点[12。γ-分泌酶抑制剂（gamma-secretase inhibitors，GSIs，也被称为DAPT）可作用于所有Notch受体的S3位，阻止Notch信号转导的关键一步——NICD的释放，因此被广泛用于实验中^[7]。

1.3 Notch信号通路与炎症性疾病的关系

随着对Notch信号通路的研究不断深入，大量文献证明Notch信号通路与免疫炎症反应相关，也在多种炎症性疾病的发生发展中被发现^[13]。研究表明Notch信号参与过敏性哮喘气道炎症、气道高反应性和气道重塑的病理发生发展过程^[14]。CD4⁺T细胞的激活使Th1/Th2比例失衡是过敏性哮喘发病的主要环节，研究发现Notch1和ADAM10缺损的CD4⁺T细胞不能产生相应的细胞因子刺激Th2细胞分化，弱化了过敏性反应中IgE的生成^[15]，同时Weng等^[16]发现DLL4抗体可抑制小鼠哮喘模型中Th17分化。类风湿性关节炎是一种复杂的慢性、进行性的炎症性疾病，数据表明在骨关节炎的软骨及滑膜细胞中均可发现Notch信号的表达和激活。Park等^[17]研究发现Notch可刺激滑膜细胞并加速其产生促炎细胞因子和上调IgG1和IgG2a的免疫反应，使用GSIs和基因敲除Notch信号可减轻关节炎的严重程度，降低小鼠中活动性NFκB、促炎细胞因子的水平。

2 Notch信号通路与脓毒症的关系

脓毒症是机体对感染的反应失调，产生危及生命的器官功能损害的一种病理状态。由于缺乏早期诊断和及时治疗，脓毒症可进展为脓毒症休克（septic shock），其循环和细胞代谢异常可致病死率显著升高^[18]。脓毒症是临床上常见的急危重症疾病，近年来，即使在发达国家，发病率、病死率仍居高不下，严重威胁人类健康。随着人们对脓毒症病理生理机制的不断认识，目前普遍认为免疫功能紊乱贯穿于脓毒症的发生发展过程，包括早期过度炎症反应和中晚期的免疫抑制状态^[19]，主要表现为固有免疫功能紊乱和获得性免疫抑制^[20-21]。

2.1 Notch信号通路与固有免疫功能紊乱

脓毒症可严重影响固有免疫系统，迅速引发广泛树突状细胞、单核细胞及巨噬细胞的凋亡，导致炎症因子分泌下降^[22]。Toll样受体（Toll-like receptor，TLR）是参与固有免疫的一类重要蛋白质分子，也是连接固有免疫和获得性免疫的桥梁。目前，不同研究在巨噬细胞的活化和炎症反应的介导过程中发现，Notch和TLR信号通路可共同激活经典Notch信号途径中靶基因HES1、HEY1的转录，再通过TLR刺激巨噬细胞分泌IL-6，IL-12和IL-10^[23]。Palaga^[24]研究还发现常用于制备脓毒症模型的LPS/IFN-γ刺激小鼠巨噬细胞后，Notch1受体表达的上调趋势与IL-6的变化一致。此外，亦有研究发现经典Notch信号通路可维持脾脏边缘区CD8-树突状细胞的稳定状态，通过基因敲除抑制RBP-Jκ的激活虽并不会阻碍DC的生成，但会使脾脏边缘区的CD8-树突状细胞数量选择性下降，导致通过TLR信号激活的细胞因子IL-12、TNF-α分泌减少^[25]，后来实验进一步发现Notch2受体可组织特异性地调控Esam CD11b⁺树突状细胞在脾脏的数量^[26]，反过来维持Th17细胞的数量^[27]。

脓毒症能使抗原提呈细胞（antigen-presenting cells, APC）HLA-DR的表达减少，从而影响获得性免疫过程。目前认为，在细胞免疫应答过程中，抗原提呈细胞可根据受到病原体刺激的不同^[28]，上调Notch信号通路的DLL、Jagged配体表达，与初始T细胞表面的Notch1、4受体相结合，激活Notch信号通路生成不同的NICD，激活不同靶基因T-bet、Gata3和Rorc，分别诱导CD4⁺Th细胞向Th1、Th2或Th17分化^[29]，提示脓毒症病理过程中，APC的HLA-DR表达减少所引起的获得性免疫抑制与Notch信号通路的T细胞分化相关。

髓系抑制性细胞（myeloid-derived suppresor cells, MDSCs）在脓毒症病理过程中的异常增多也被认为对免疫反应有抑制作用，并增加二次感染和院内感染的发生率^[30]。有研究发现Notch信号通路在MDSC的分化中起重要作用且能调节MDSC免疫抑制能力，从而抑制T细胞的激活和增殖^[31]。

2.2 Notch信号通路与获得性免疫抑制

除影响固有免疫系统外，脓毒症可导致大量T、B细胞凋亡，而存活的T细胞中大部分从促炎的Th1细胞转成抗炎的Th2细胞，使维持免疫系统平衡的Th1/Th2比例被打破^[22]。普遍认为Notch信号通路在T细胞发育、活化和分化中发挥重要作用，大量研究也证实Notch信号通路通过激活转录基因Gata3的表达来诱导初始T细胞分化成Th2细胞，促进其分泌IL-4、IL-5和IL-13，从而抑制Th1细胞的分化和功能^[32]。而Th1细胞所产生的IFN-γ亦可抑制Th2细胞的分化、增殖，使Th1/Th2比例维持免疫系统的平衡。而在脓毒症模型中，研究发现LPS能上调APC上DLL和Jagged配体的表达，从而促进Th1、Th2细胞的炎症反应^[33]。此外，Netzer等^[34]研究还发现脓毒症大鼠的胸腺中，不同分化阶段的胸腺细胞与对照组相比皆有不同程度的凋亡，且与其分化相关的Notch1配体DLL1、4的表达皆下调，表明Notch信号通路可能参与脓毒症的发生发展。

而实验发现定居于淋巴滤泡，与B细胞产生抗体相关的CD4⁺滤泡辅助性T细胞（T follicular helper cells，Tfh）中，Notch1、2基因的缺失可导致受T细胞抗原免疫或寄生虫感染的小鼠淋巴结Tfh分化功能受损，大大降低抗体的形成^[35]。除此以外，边缘区B细胞（marginal zone B cell，MZB），一种可通过诱导依赖T细胞的抗体生成对血源性抗原快速产生应答的B细胞亚群，脾脏边缘区的基质细胞表达的DLL1配体与MZB表面的Notch2受体的相互联系也可调控MZB的分化发育^[36]。进一步研究发现在脾脏中B细胞的阳性选择过程中，B细胞抗原受体（B cell antigen receptor，BCR）信号可通过调节未成熟T1 B细胞表面ADAM10的表达诱导其与Notch配体的结合^[37]。

此外，存活的T细胞还可进展成“耗竭”状态，特点为增加程序性细胞凋亡因子1（programmed cell death1，PD-1）的表达和减少细胞因子的分泌，目前普遍认为PD-1在脓毒症中具有诱导免疫抑制的重要作用^[38]。Notch信号通路参与PD-1的调控，Pan等^[39]发现Notch信号的配体Jagged1和转录基因Hes1与PD-1、IL-10同时在脓毒症患者外周血及细菌脂多糖耐受的人原单核细胞THP-1中表达增高，且使用GSIs拮抗Notch信号通路后人原单核细胞THP-1中PD-1、IL-10的表达明显下降。

调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）是一类具有免疫抑制作用的CD4⁺T细胞，分泌抑制性细胞因子IL-4、IL-10和TGF-β，在脓毒症病理过程中促进T细胞凋亡，被认为与脓毒症患者病死率的增加有密切关系^[40]。动物实验中发现，Notch信号通路通过调节DC中视黄醛脱氢酶2型（Aldh1a2）的转录，可平衡Th17/Treg比例，激活Treg细胞^[41]。另外，Notch信号通路还可通过与去乙酰化酶Sirt1的相互联系提高Treg细胞在营养供应减少下的存活率^[42]，提示Notch信号可能参与Treg细胞的激活与维持。

3 展望

尽管Notch信号通路与脓毒症的免疫功能紊乱的关系被越来越多的文献支持，但脓毒症的发病机制极其复杂，其中涉及固有免疫和获得性免疫过程中多种免疫细胞及大量细胞因子和炎症介质，仅致力于单种免疫细胞或几个细胞因子及炎症介质的研究将难以揭示脓毒症的根本机制。而Notch信号通路涉及多种免疫细胞及免疫器官，可能参与脓毒症发生、发展全过程，使其参与这一疾病的调控值得深究。随着对脓毒症的发病机制的深入了解，或许可通过Notch信号通路调节脓毒症患者的免疫功能紊乱状态，为脓毒症带来新的治疗手段。