冷诱导RNA结合蛋白（cold inducible RNA-binding protein, CIRP）是一种RNA结合蛋白，属于冷休克蛋白家族，广泛表达于各种组织细胞中, 且在冷应激、缺氧、紫外线照射等过程中过量表达^[1]。CIRP在细胞内外的定位不同，则其作用不同。细胞内CIRP（intracellular CIRP, iCIRP）是在细胞质内合成的，然后再回到细胞核并作为RNA伴侣与mRNA非特异性结合，在细胞核内起到稳定RNA，防止RNA降解并调节RNA转录的作用；细胞质内iCIRP则调节mRNA的翻译重编程；而iCIRP被释放到细胞外，即细胞外CIRP（extracellular CIRP, eCIRP），则发挥着炎症介质的作用^[1-2]。近年来研究发现CIRP在感染性/非感染性炎症疾病和缺血-再灌注损伤中发挥着重要作用^[3]。

1 CIRP的结构特征、表达及细胞内分布

CIRP最初于1997年在小鼠睾丸细胞中分离鉴定出来而被发现，然后在人、大鼠和两栖动物（如非洲爪蟾和牛蛙）中被发现^[1-2]。人的CIRP定位于基因组染色体19p13.3上，由172个氨基酸组成，有两个结构域，即氨基端RNA识别基序（主要结合RNA）和羧基端富含甘氨酸的区域（其功能尚不明确，推测其可能参与CIRP胞内定位及与其他蛋白质的相互作用），相对分子质量约为18 000^[4]。CIRP有3个在常温和低温状态下被转录的剪接变异体，这些变异体在蛋白质结构和功能中的确切作用还未被充分研究。最短的转录物多在37 ℃时被表达的，而另外2个较长的转录物在32 ℃时被表达；CIRP还有一个专门的内部核糖体进入位点序列介导的翻译机制，通过内部核糖体进入位点序列与不同的转录因子结合在转录后水平和翻译水平调节基因的表达^[5-6]。以上研究均提示CIRP表达水平是随着应激水平而改变的，并且有多种调节机制以适应各种外部和内部刺激。

CIRP低水平结构性地表达于哺乳动物几乎所有细胞中（如大脑、肺、心、肝、肾、视网膜、睾丸、卵巢、神经系统、子宫内膜、淋巴细胞、巨噬细胞和中性粒细胞等），并在应激原的刺激下表达升高或降低^[1]。另外，CIRP的表达还具有昼夜节律性，在生物节律调节中枢（下丘脑视上核）的表达显著高于大脑皮质和海马组织，随着不同时间段的交替，CIRP的表达程度也会出现节律性变化。CIRP表达的调控机制也非常复杂，现阶段的相关研究主要集中在微生物领域，可由多种途径调控CIRP的表达，包括在复制和转录水平及翻译过程中的调控。

CIRP蛋白在细胞内的存在部位具有组织特异性，人和动物的大多数iCIRP位于细胞核，而对于人精子细胞和非洲爪蟾卵母细胞iCIRP则分布于细胞质。然而，对于绝大多数细胞来说，在生理条件下iCIRP主要存在于细胞核内；但在应激原的刺激下，通过精氨酸的甲基化作用，iCIRP可从细胞核转移到细胞质，并逐渐释放到细胞外，诱导炎症反应和细胞应激等^[7-8]。iCIRP一旦进入细胞质，可选择性地与核糖体RNA转录本的3’-未编码区域（UTR）结合；在细胞质中iCIRP通过与靶向mRNA结合，抑制这些mRNA去腺苷酸化，保持其多聚腺苷酸端的长度，从而增加其稳定性，防止其降解；iCIRP还增强人抗原R（HuR）蛋白的表达和活性，人抗原R蛋白可通过与许多mRNA的3’-UTR中富含AU的元件相互作用，进一步正向调控mRNA的稳定性和翻译；此外，iCIRP在翻译起始阶段通过与真核起始因子4G（eIF4G）相互作用来调控其靶向mRNA的翻译。所有这些机制都导致其翻译活性增强，并且已经证明iCIRP由此参与调节细胞的生理功能和病理机制, 包括mRNA稳定、细胞增殖、细胞存活、昼夜节律调节、端粒酶稳定、应激调节及肿瘤形成和发展等^{[1, 3, 9]}。因而，CIRP在细胞中的分布和功能取决于细胞的类型和状态。

2 CIRP与炎症

研究发现，CIRP也可在炎症状态下被诱导表达且在炎症反应过程中起着重要作用^{[1, 3]}。向健康大鼠体内注射重组CIRP可增加血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor, TNF-α）、白介素-6（interleukin-6, IL-6）和高迁移率族蛋白B1（high mobility group protein, HMGB1）水平，并引起肝和肺损伤，使肝肺组织中性粒细胞浸润增加，血管内皮通透性增加及血管内皮细胞活化^[7]；而CIRP基因敲除后，NF-κB信号通路可受抑制，脂多糖刺激下的IL-1β表达会降低^[10]。这些均提示CIRP参与了炎症过程。研究发现，eCIRP是以损伤相关分子模式（DAMPs）作用于巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、树突状细胞、上皮细胞和内皮细胞等，产生炎症因子并损伤器官^[11-16]。eCIRP作为一个重要的促炎介质是通过Toll样受体（toll like receptor, TLR）4-髓样分化蛋白（myeloid differentiation protein, MD）2/核因子-κB（nuclear factor-κB, NF-κB）通路参与炎症反应的。表面等离子体共振分析显示eCIRP是通过与TLR4-MD2复合物的直接结合激活巨噬细胞，导致NF-κB的活化和核转位，最终促进炎性介质的释放；而给TLR4基因敲除小鼠注射重组CIRP未发现其血清TNF-α、IL-6和HMGB1水平增加^[7]。

2.1 CIRP在感染性炎症中的作用

eCIRP在感染性炎症反应及器官损伤中起着重要作用。研究证实，在脓毒症患者和脓毒症动物模型中血清和器官组织中的CIRP均增加^{[7, 11, 17]}。另外，在ICU脓毒症患者中，死亡患者血清eCIRP水平显著高于存活者，并且血清eCIRP水平与血清肌酐、降钙素原、APACHEⅡ评分、SOFA评分和病死率等均呈正相关^[17]。不仅如此，eCIRP可诱导肺泡上皮细胞内质网应激及其下游反应而引起脓毒症相关的急性肺损伤^[18]。脓毒症小鼠内质网应激下游的效应途径，除了细胞凋亡外，与炎症相关的，如NF-κB的表达，IL-6、IL-1β及趋化因子人巨噬细胞炎性蛋白2（MIP-2）和角化细胞源性细胞因子的水平，中性粒细胞的浸润，脂质过氧化等均显著增加，但在CIRP基因敲除的脓毒症小鼠中，上述内质网应激标志物仅轻微升高^[18]；在注射重组CIRP的健康小鼠肺中这些内质网应激标志物也增加，而在TLR4基因敲除的小鼠肺中则不增加。eCIRP还通过促进小鼠肺血管内皮细胞的核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（Nlrp3）炎性小体的组装和活化，引起caspase-1活化、IL-1β释放和内皮细胞坏死，从而导致内皮细胞屏障功能障碍^[15]。此外，eCIRP增加中性粒细胞的细胞间粘附分子（intercellular adhesion molecule, ICAM）-1表达和诱导ICAM-1+中性粒细胞（中性粒细胞的一个亚型）的聚集，而CIRP基因敲除的脓毒症小鼠肺组织ICAM-1 +中性粒细胞聚集减少；eCIRP诱导ICAM-1 +中性粒细胞是通过TLR4/NF-κB途径介导的，因为用TLR4的中和抗体或NF-κB的抑制剂处理后，eCIRP对ICAM-1+中性粒细胞的诱导显著减弱^[11]。研究表明，eCIRP也可诱导中性粒细胞逆向经内皮迁移（RTEM），并且eCIRP可通过中性粒细胞逆向经内皮迁移促进炎症的播散^{[12, 19-20]}。同时，eCIRP在脓毒症中与TLR4结合后还可直接激活脾CD4+和CD8+T细胞来启动适应性免疫应答，在T细胞失调中发挥重要作用^[12]。

2.2 CIRP在非感染性炎症中的作用

非感染性炎性疾病中血清和组织CIRP也增加。在创伤引起的组织损伤中，eCIRP也是通过TLR4-MyD88信号传导途径激活活性氧（ROS），最终激活内切核酸酶G，促进创伤的无菌性炎症^[15]。慢性阻塞性肺病患者气道和肺泡上皮细胞中CIRP表达明显升高；冷空气刺激可诱导CIRP表达，而表达增加的CIRP与慢性气道疾病的严重程度正相关；研究发现CIRP也是通过激活TLR4/NF-κB信号传导途径促进冷刺激的气道黏蛋白表达^{[14, 21]}。类风湿性关节炎和骨关节炎患者血清和滑膜液eCIRP水平增加且与疾病严重程度正相关^[22]。在溃疡性结肠炎患者结肠黏膜中CIRP表达与促炎因子、抗凋亡蛋白和干细胞标志物表达相关；并且在CIRP基因敲除的结肠炎小鼠结肠固有层细胞促炎因子的释放降低，结肠炎症减轻^[23]。酗酒的小鼠模型中脑CIRP表达增加，同时在体外模型中小胶质细胞暴露于酒精时CIRP的表达和释放也增加，提示eCIRP通过小胶质细胞介导酗酒期间的神经炎症反应^[24]。

3 CIRP与缺血-再灌注损伤

细胞内外的CIRP在缺血-再灌注损伤中的作用有所不同。当CIRP释放到细胞外，eCIRP就会介导无菌性炎症，可能加重器官损伤；而iCIRP可参与调节细胞内的应激变化，减少细胞凋亡以保护细胞和脏器功能。

缺血-再灌注可引起无菌性炎症，并且缺血-再灌注期间激活的各种细胞死亡程序，如坏死、细胞凋亡或自噬等都与炎症相关^[25]。研究发现，缺氧/复氧应激也可诱导CIRP从细胞核移位到细胞质，然后分泌释放到细胞外；eCIRP作为一个损伤相关分子模式的配体可与TLR4结合通过TLR4-MD2/NF-κB途径诱导无菌性炎症，从而参与缺血-再灌注损伤的复杂病理反应^[7]。在许多以无菌性炎症为特征的缺血-再灌注损伤动物模型中，如失血性休克模型、肝缺血模型、脑缺血模型、肠系膜缺血和缺血性急性肾损伤模型等，血清和组织CIRP均升高，促进全身炎症反应，加重器官损伤^{[7, 26-30]}。而CIRP基因敲除或CIRP抗体均能减轻上述缺血-再灌注损伤动物模型的全身炎症反应且提高存活率^[7]。

然而，有学者认为与eCIRP的这种有害作用相反，当CIRP被内源性诱导或过表达时CIRP移位到细胞质后，iCIRP通过稳定特定的mRNA并促进其翻译，可帮助细胞适应新的环境^{[1, 31]}。研究发现iCIRP能显著抑制过氧化氢诱导的神经细胞凋亡，从而发挥其神经保护作用^[32-33]。缺氧诱导的CIRP表达增加可有效抑制HIF-1α上调，从而抑制缺氧诱导的神经元凋亡^[34]。心搏骤停患者自主循环恢复（ROSC）后机体经历了全身缺血-再灌注损伤，亚低温治疗可增加iCIRP表达，进而通过抑制神经细胞线粒体凋亡来保护神经元^{[5, 35]}。

4 CIRP在炎症和缺血-再灌注损伤治疗中的作用

eCIRP的靶向治疗可能是炎症治疗的一个有效策略。第一个针对eCIRP的靶向治疗是采用CIRP多克隆抗体治疗失血性休克或脓毒症家兔的炎症反应，研究发现该抗体能有效抑制重组CIRP诱导的巨噬细胞对TNF-α的产生和释放，并减轻由此引起的器官损伤和增加存活率^[7]；CIRP基因敲除后也能使脓毒症小鼠器官功能障碍减轻且存活率显著提高^[7]。另外，CIRP多克隆抗体也被证实可减轻肝缺血引起的炎症反应和肝损伤，并提高肝缺血动物的存活率^[27]。

eCIRP拮抗剂复合物23（component 23, C23）是一个从CIRP提取的寡肽，能够与MD2结合，可显著减轻炎症反应^{[30, 36-37]}。研究发现，C23能够降低CIRP引起的血管内皮细胞ICAM-1表达和IL-1β释放，从而促进创伤炎症的消退和新血管形成^[37-38]。C23还降低脓毒症小鼠血IL-6、TNF-α和IL-1β水平并减轻炎症引起的脏器损伤，改善脓毒症小鼠的存活率^{[36, 39]}。此外，C23还能减轻由炎症引起的急性肾损伤和肠系膜缺血性损伤^{[30, 40]}。

5 结语

CIRP作为一个应激反应蛋白在环境因素刺激下不同的细胞内定位（iCIRP和eCIRP），有不同的生物学功能，均可帮助细胞快速适应各种环境应激。iCIRP作为RNA的分子伴侣调节应激引起的mRNA翻译重编译；而eCIRP作为一个重要的促炎介质和损伤相关分子模式的配体，与TLR4结合后可通过TLR4-MD2/NF-κB途径诱导炎症反应，参与脓毒症和缺血-再灌注损伤等炎症相关的病理变化并参与器官功能障碍的发生发展。而针对其不同的生理功能进行的靶向干预，已经成为研究热点，可能为临床治疗提供新的思路。相信随着今后研究的逐步深入，有关CIRP在炎症和缺血-再灌注损伤发生发展过程中的具体作用机制将会得到进一步阐明。

利益冲突  所有作者均声明不存在利益冲突