脓毒症是严重创伤、烧伤、重度感染、重大手术等临床急危重症患者常见的致命性并发症。细胞内谷胱甘肽(L-γ-glutamyl-L-cysteinylglycine,Glutathione,GSH)在维持氧化还原平衡中发挥着重要作用。脓毒症患者体内存在严重氧化应激,细胞内GSH含量明显降低。然而大多数哺乳动物细胞不能直接吸收循环血中完整的GSH分子,使得外源性GSH的药用受到限制。GSH是由谷氨酸、半胱氨酸及甘氨酸所构成的三肽。N-乙酰半胱氨酸(N-acetyl-L-cysteine,NAC)是GSH的合成前体,外源性NAC由于其分子量小容易进入细胞,增加细胞内GSH的水平。文献表明NAC具有明显的抗炎和抗氧化作用,并与其他药物配伍对脓毒症有治疗作用。NAC进入细胞后脱去乙酰基成为半胱氨酸,然后在谷氨酸半胱氨酸连接酶(glutamate cysteine ligase,GCL)和谷胱甘肽合成酶(GSH synthase,GSS)的作用下合成 GSH。γ-谷氨酰半胱氨酸(γ-L-glutamyl-L-cysteine,γ-GC)是一种含有巯基的生物二肽。相比之下,γ-GC只需要在GSS的作用下添加一分子的甘氨酸就能合成GSH,其合成GSH的途径更简单。已有研究表明γ-GC能够抑制H2O2刺激引起的GSH含量下降。本研究显示γ-GC对于小鼠脓毒症具有显著的抑制作用,具体的研究结果如下。我们首先建立了腹腔注射脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的小鼠内毒素休克模型和盲肠结扎的(cecal ligation and puncture,CLP)小鼠脓毒症模型。在这两个模型上我们发现,灌胃摄入γ-GC能够明显降低脓毒症小鼠的死亡率,且效果优于NAC,还原型GSH(reduced GSH)无明显作用。ELISA检测显示,γ-GC显著减少脓毒症小鼠血清和器官中早期炎症因子肿瘤坏死因子-alpha(Tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)、白细胞介素 1-beta(Interleukin-1 beta,IL-1β)的释放,组织切片与HE染色观察表明γ-GC明显减轻脓毒症小鼠肝和肺的病理损伤。我们进一步在离体细胞水平研究了 γ-GC的抗炎作用。MTT 比色法检测结果显示,γ-GC对多种细胞均无明显毒性。γ-GC显著降低LPS刺激引起的RAW264.7 细胞释放 TNF-α、IL-1β、高迁移率族蛋白 1(High mobility group box 1,HMGB1),提示γ-GC可抑制巨噬细胞释放早期和晚期促炎因子。COX2和iNOS表达增加是机体炎症程度的指标,γ-GC显著抑制LPS诱导RAW264.7细胞中iNOS水平的增高,并减少相应的NO产生,而对COX2无明显作用。在炎症反应中,细胞内的活性氧(reactive oxygen species,ROS)积累造成氧化应激。γ-GC可抑制LPS刺激引起RAW264.7细胞ROS的增加,提示其可以抑制炎性刺激引起的氧化应激。γ-GC降低细胞中ROS积累的效应明显优于NAC,而GSH则无明显作用。还原型GSH可抵抗氧化应激刺激,在免疫系统抗感染和炎症反应中发挥着重要作用。γ-GC是GSH合成的前体,我们观察了γ-GC对细胞中GSH水平的影响。结果显示,在没有LPS刺激下,γ-GC可增加细胞内总GSH含量。LPS刺激导致细胞内GSH消耗和还原型GSH比例的降低,我们发现,在LPS刺激下,γ-GC更加明显地增加细胞内GSH的总含量以及还原型GSH的比例,且其效果明显优于NAC,而GSH则无明显作用。为进一步分析LPS刺激下γ-GC增加细胞内GSH水平效应提高的原因,我们检测了 LPS刺激对催化γ-GC合成GSH的GSS表达的影响。蛋白和RNA水平检测的结果显示,LPS刺激可促进GSS的表达。Nrf2和NF-κB是促进GSS表达的重要转录因子,我们的结果表明LPS可激活Nrf2和NF-κB通路。Nrf2通路抑制剂ML385和NF-κB通路抑制剂Evo可抑制LPS引起的GSS表达的增加,并进一步减少γ-GC引起的RAW264.7细胞中GSH水平的升高。说明在LPS下,Nrf2和NF-κB的激活上调了细胞内GSS,使进入细胞的γ-GC合成GSH的效率显著升高。综上所述,γ-GC能够经过消化道进入小鼠体内,减轻脓毒症损伤;γ-GC能够提高细胞内还原型GSH水平,清除LPS引起的ROS积累,降低炎症介质的释放,发挥抗炎效果。炎症刺激(如LPS刺激)通过促进Nrf2和NF-κB的激活上调了细胞内GSS,使得γ-GC在细胞受到炎症刺激时转变为GSH的效率显著提高。本研究结果表明,作为GSH的前体,γ-GC 比NAC更易提高细胞内GSH的水平。且与NAC、还原型GSH相比,γ-GC的抗炎效果更佳,提示其可成为一种新型抗炎药物,在治疗脓毒症等疾病中发挥作用。