脓毒症及其引起的多器官功能障碍综合征一直是临床上最常见的死亡原因之一^[1-2]。尽管近年来对脓毒症的研究逐渐深入，但其发病机制仍不完全清楚。目前认为脓毒症主要是由于机体过度释放炎性介质导致炎症反应失控和免疫功能紊乱而引起的，而这些炎性介质大多是在Toll样受体(toll-like receptors, TLRs)识别病原体组分后通过细胞内信号通路激活核因子κB(nuclear factor-κB, NF-κB)，然后在NF-κB调控下产生的, 因而TLRs / NF-κB通路的激活一直被认为是脓毒症发病的关键机制^[2-3]。然而，最近研究发现晚期糖基化终末产物受体(receptor for advanced glycation end products, RAGE)与配体结合后可通过多条信号通路激活NF-κB而引起炎症反应，RAGE/NF-κB信号通路也可能在脓毒症发病中起极其重要的作用^[3-8]。本文将对RAGE及其配体和介导的信号通路，与脓毒症的关系等予以综述。

1 RAGE

RAGE是1992年由Neeper首次从牛肺组织中提取的，因可识别并结合晚期糖基化终末产物(advanced glycation end-products，AGEs)，故命名RAGE^[9]。RAGE目前被认为是一种模式识别受体(pattern-recognition receptor, PRR)，它能识别三维结构而不是特定的氨基酸序列，所以又是一种多配体受体，除了AGEs之外，RAGE还可识别高迁移率蛋白B1(high-mobility group box protein 1, HMGB1)、S100蛋白、β淀粉样肽等^[5]。RAGE表达有两种形式，即结构性或诱导性表达，机体细胞具体哪种表达取决于细胞的类型及其发育阶段；结构性表达主要在胚胎发育期间，成年阶段结构性表达下调，但皮肤和肺是个例外，这两个器官的RAGE结构性表达可持续终身；然而许多细胞RAGE的低表达(即结构性表达)在炎症介质和配体的作用下可高表达(即诱导性表达)^{[4, 10]}。RAGE的编码基因位于6号染色体，包含10个内含子和11个外显子。在RAGE的5’非编码区序列上有可调控RAGE的转录因子结合位点，如NF-κB、AP1、HIF-1、SP1、SP2、Ets-1、Egr-1等，而3’非编码区调控RAGE的稳定性。RAGE由胞外区、单次跨膜区和胞内区三个部分组成，其中胞外区有3个免疫球蛋白样区，即可变区(V区)和两个恒定区(C区)。最近研究发现，胞外区脱落在调控RAGE信号通路及细胞功能方面起重要作用^[11]。胞内区比较小，富含电荷，可结合多种细胞内信号分子，与RAGE的信号转导相关。经mRNA选择性剪接后可产生19种异形体，其中缺少胞内域C端部分序列和跨膜区的RAGE从细胞分泌出来，形成可溶性RAGE(sRAGE)，sRAGE可能源于RAGE的细胞内蛋白酶裂解或RAGE mRNA的选择性剪接(即内源性分泌的RAGE，称为esRAGE)的产物；由于sRAGE缺少胞内的一段，虽然可与RAGE竞争性结合配体，却无法在胞内形成信号转导，但可竞争性地阻断RAGE与其配体结合^{[5, 12]}。

2 RAGE的配体 2.1 AGEs

AGEs是还原糖的醛基与蛋白质、脂肪酸或核酸的氨基基团之间发生非酶性糖基化反应后所形成的一些具有高度活性终产物的总称。AGEs分子结构类型包括吡哆醛、苯妥西定、咪唑酮、羧甲基丝氨酸和其他交联产物，有两个来源：一是过量的糖与蛋白质、脂肪酸或核酸在体内合成，二是食物中的AGEs摄入体内。AGEs与RAGE结合后可激活细胞内信号传导通路，加速人体衰老，并可导致多种慢性退化型疾病的发生，如糖尿病并发症动脉粥样硬化和肾脏病变、高血压的并发症等，也可引起急性病变如氧化应激、炎症反应、促凝反应、自噬等^[13-17]。

2.2 HMGB1

HMGB1是一个重要的晚期炎症介质，属于HMG蛋白超家族，含一个C末端酸性尾序列和2个L型DNA结合域(即Abox和Bbox)，Abox是HMGB拮抗剂竞争位点，Bbox是致炎位点^[18]。HMGB1通过旁分泌和自分泌的方式释放，也可通过单核-巨噬细胞，甚至损伤或坏死后细胞释放的形式在细胞外发挥作用。HMGB1与RAGE和TLRs均具有较高的亲和力，激活NF-κB，参与炎症反应^[19-20]。近年来已发现其与脓毒症、缺血-再灌注损伤、肿瘤、风湿免疫、动脉粥样硬化等多种疾病均密切相关^{[7, 18, 21-27]}。

2.3 S100蛋白

S100蛋白是Mooer等首先在牛脑中发现，因其能100%溶解于中性硫酸铵中而得名。S100蛋白包括20多个成员，具有一个共同的结构，即能与钙离子结合的EF-手型结构，与钙离子结合(对锌和铜离子也有很高的结合能力)时，S100蛋白的结构发生改变^{[20, 28]}。许多S100蛋白可单独存在，也可依赖疏水作用聚合成二聚体、三聚体或四聚体^[20]。

S100A8和S100A9常以单独个体或异二聚体(S100A8/A9，即钙卫蛋白)的形式存在^[28]。S100A8和S100A9由中性粒细胞分泌，也可表达于内皮细胞和肌细胞，在癌细胞中高表达，而淋巴细胞和成熟组织中巨噬细胞却几乎不表达^{[4, 28]}。S100A8、S100A9及二聚体S100A8/A9等均为RAGE配体，与RAGE结合后可激活多种炎性细胞、免疫细胞，参与许多细胞功能，如细胞生长、细胞周期进展和分化、转录和分泌、蛋白质磷酸化、细胞骨架组件交互等，也参与各种疾病的发生，尤其是炎症反应^{[4-5, 28]}。

2.4 β淀粉样肽

β淀粉样肽是淀粉样前体蛋白的水解产物，呈β片层样结构的纤维样蛋白^[29]。它广泛存在于全身组织细胞，以脑组织为著，脑内β淀粉样肽的产生-降解-清除是一个动态平衡的过程。寡聚化的β淀粉样肽在脑内沉积是阿尔茨海默病患者最早出现的神经系统病理改变，被认为是阿尔茨海默病发病的关键因素，β淀粉样肽与RAGE结合后可促进炎症细胞因子的表达，产生自由基引起氧化应激，导致广泛的神经元丢失和记忆损伤^{[5, 29]}。

3 RAGE/NF-κB信号通路

RAGE的配体与RAGE结合后可引起细胞活化，主要是通过不同的信号通路激活NF-κB，进而激活炎症因子的转录和表达，引起炎症级联反应^[16]。研究发现，RAGE与配体结合在不同细胞，如肿瘤细胞、神经细胞、内皮细胞、上皮细胞、足细胞和小胶质细胞等，可能激活不同的信号级联反应，如激活MAPKs中的ERK1/2^[17]、p38^[30]和JNK^[31]途径，最终导致IκB磷酸化和降解以及NF-κB介导的基因表达；激活Jak/STAT^[32]、RAGE/Src/Caveolin-1^[7]、p21(ras)^[33]、PI3K/akt^[34]或TGF-β/Smad^[14]影响细胞功能；激活Raf/MEK/ERK通路诱导自噬^[13]等。上述研究表明，RAGE与其配体结合可以激活不同的信号传导级联反应，但并没有表明可在任何特定的细胞类型中激活特定的信号通路，这主要是由于RAGE胞质域缺乏内生酪氨酸激酶活性，导致RAGE参与的信号通路精确机制很难确认^[31]。

NF-κB也是RAGE基因的核转录因子，可上调RAGE基因的表达，因此形成一个正反馈回路，RAGE与配体结合后可通过这个正反馈调节使信号级联反应持续发生^[4]。另外，NF-κB产生的应答因子，包括黏附分子(如ICAM-1和VCAM-1) 和细胞因子(如TNF-α和IL-6)，尤其是NF-κB活化产生的HMGB1，也反作用于RAGE，导致RAGE/NF-κB通路的持续激活，形成“瀑布效应”^[19-20]。因此，配体和RAGE的结合不仅可引起还可维持甚至加重炎症反应^[2]。

4 RAGE/NF-κB信号通路与脓毒症

RAGE与脓毒症的发病密切相关^[6]。研究发现，脓毒症休克患者外周血中性粒细胞表面的RAGE及其配体AGEs、S100A8/A9均显著升高^[6]，且RAGE基因多态性与脓毒症易感性和不良预后也有关联^[35]。RAGE在中性粒细胞、T和B淋巴细胞、单核细胞、巨噬细胞和树突细胞上都高表达^[5]。作为一个模式识别受体，RAGE识别其配体后通过不同的信号通路与TLRs一样参与炎症反应的启动和级联放大^[5]。RAGE也与TLRs共享配体(如LPS、S100A8/A9和HMGB1等)且在受体水平存在交叉效应(cross-talk)，两者均可激活NF-κB，它们的信号通路也在炎症反应中相互影响^[20]。

近年来，越来越多的研究表明RAGE/NF-κB信号通路与TLRs/NF-κB一样可能在脓毒症及并发的多脏器功能障碍综合征发生和发展中起极其关键的作用^{[4, 6, 8, 15, 36-37]}。RAGE基因敲除(RAGE-/-)的脓毒症休克小鼠7 d存活率(80%)显著高于未敲除小鼠(20%)^[38]，提示RAGE及其信号通路的激活与脓毒症休克的预后密切相关。2009年van Zoelen等^[36]在大肠杆菌诱导腹腔感染的脓毒症大鼠模型上发现RAGE/NF-κB信号通路的激活可启动机体对大肠杆菌的防御反应。Humpert等^[15]在盲肠结扎穿孔诱导的脓毒症小鼠模型上证实，注射RAGE的配体AGEs也可通过激活RAGE/NF-κB信号通路诱导炎症反应并促进脓毒症的发展。细菌的LPS也能直接与RAGE相互作用并激活RAGE/NF-κB信号通路^[8]。膜突蛋白(moesin)是一个细胞骨架连接蛋白，存在于包括血管内皮细胞在内的多种细胞中，在未被激活状态下不能发挥生物学功能。HMGB1与RAGE结合后可通过激活moesin(即HMGB1-RAGE-moesin轴)调节细胞间的黏附、改变细胞的骨架结构和增加细胞的通透性，从而促进炎症反应的发展^[27]。HMGB1与RAGE结合后还可触发中性粒细胞向坏死组织迁移^[23]和毛细血管渗漏^{[7, 22]}，并抑制NADPH氧化酶的激活，降低中性粒细胞的杀菌能力^[24]。另外，HMGB1除了与RAGE结合，同时还能与TLR4结合，通过不同的信号传导通路启动炎症反应^[25]，这进一步提示了脓毒症中炎症反应网络的复杂性，其机制还需深入研究。

在脓毒症发病中，RAGE介导炎症级联反应的同时，其自身表达也上调，且sRAGE水平同步升高，有研究发现内源性sRAGE升高与不良预后呈正相关^[12]。给予外源性sRAGE能改善脓毒症的预后，因为sRAGE可与RAGE竞争性地结合循环中的配体，被称为循环中RAGE配体的清道夫^[12]，因而给予外源性sRAGE可作为脓毒症的一个潜在治疗手段^{[8, 31]}。另外，Bopp等^[4]早在2008年就首先提出，RAGE也能作为治疗脓毒症的一个潜在靶点。几个动物实验均发现，RAGE单克隆抗体可提高脓毒症大鼠的存活率，进一步研究发现其机制是RAGE的抑制改变了许多炎症反应相关基因的表达^[39-41]。血液灌流能清除血中的内毒素、S100A8/A9、HMGB1等RAGE配体及其诱导的炎症介质，因而血液灌流也能通过清除上述相关介质而抑制HMGB1/RAGE/NF-κB信号通路的激活，进而改善脓毒症患者的预后^[26]。

5 结语与展望

RAGE作为一种模式识别受体和多配体受体，可与AGEs、HMGB1、S100蛋白、β淀粉样肽、LPS等配体结合，通过不同的信号传导激活NF-κB，进而参与炎症反应的启动和级联放大。抑制RAGE活性的靶向治疗或对其信号传导通路的抑制均有可能成为脓毒症的一个潜在治疗策略。然而，脓毒症及其继发的多脏器功能障碍综合征发病机制极其复杂，到目前为止这些从脓毒症动物模型中得到的数据仅能说明RAGE/NF-κB信号通路部分地参与了其发病，因而有关这方面的研究仍然任重道远。