Toll样受体4介导NF-κB/NLRP3/COX-2信号通路在LPS重复暴露致小鼠毒性中的作用机制：体内与计算模拟分析

本综述通过体内实验与计算模拟分析，系统阐述了重复脂多糖（LPS）暴露通过Toll样受体4（TLR4）介导的NF-κB/NLRP3/COX-2信号通路诱发小鼠多器官毒性作用的分子机制，为脓毒症及相关炎症疾病的靶向治疗提供了重要理论依据。

　　

^Highlight

实验动物

雌性瑞士白化小鼠（Mus musculus）（8周龄；25 ± 2.5 g）购自印度勒克瑙IITR动物中心。实验动物在无特定病原体条件下饲养（12小时光/暗循环，温度22 ± 2°C，相对湿度40–60%），提供过滤饮水和标准商用饲料。为便于识别，采用无毒标记笔对小鼠尾部进行标记。所有实验操作前均给予一周环境适应期。

重复LPS暴露对体重、增重率、器官重量及饮食摄水量的影响

如图1所示，LPS组从第1天至第32天期间体重（p<0.0001）、增重百分比（p<0.001）、进食量（p<0.001）和饮水量（p<0.05）均显著低于对照组（CON）。肠道与甲状腺器官重量在LPS处理5天组中也显著下降（p<0.0001），而LPS 5+28天组虽较对照组仍存在器官重量降低（p<0.01），但甲状腺重量（p<0.05）及整体体重有所恢复，提示终止暴露后部分生理指标呈现代偿性回升趋势。

讨论

本研究首次系统阐述了5天重复LPS暴露对小鼠肠道和甲状腺的急性与慢性效应，证明炎症反应在暴露结束后仍可持续存在。

连续5天腹腔注射1mg/kg bw LPS可引发急性效应：显著升高总白细胞计数（TLC），伴随嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞及单核细胞减少，同时出现淋巴细胞减少与中性粒细胞增多。LPS诱导的炎症级联反应进一步导致促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）与瘦素）上调，抗炎因子白细胞介素-10（IL-10）下调，并激活凋亡通路（Caspase-3活性升高，Bcl-2表达抑制）。氧化应激指标同样发生显著改变：丙二醛（MDA）与脂质氢过氧化物（LOOH）升高，超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性下降。组织病理学结果进一步证实肠道、甲状腺及脂肪组织存在结构损伤。

尽管在暴露结束28天后，细胞因子与凋亡标志物水平较LPS5天组有所缓和（表明内源性代偿机制启动），但内毒素血症状态仍持续存在，提示单次急性暴露亦可引发长期生理紊乱。本研究通过蛋白质互作与KEGG通路分析指出，TLR4信号通路中的关键中间分子（如NF-κB、NLRP3炎症小体、COX-2）应作为内毒素诱导炎症与应激干预的重要靶点。

结论

上皮细胞损失与上皮屏障缺陷是急性肠道疾病（如腹泻）及慢性炎症性疾病（如克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC））发病机制中的早期事件。上皮细胞脱落增加与肠道通透性升高密切相关，是初始损伤的关键诱因。若长期未予干预，可通过全身循环影响甲状腺等重要器官，最终导致多器官功能障碍综合征（MODS）。本研究强调，靶向TLR4介导的NF-κB/NLRP3/COX-2信号通路可能为控制内毒素血症相关炎症与组织损伤提供新策略。