他汀類藥物對膿毒癥血管內(nèi)皮細胞的保護作用機制進展

孫小聰　姚華國　鄧烈華　邵義明

【關(guān)鍵詞】他汀類藥物；膿毒癥；機制；內(nèi)皮細胞

文章編號：1003-1383(2009)01-0095-03

中圖分類號：R 631.2

文獻標識碼：A

膿毒癥(Sepsis)是感染引起全身失控的全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS），易進展為多器官功能障礙綜合征（MODS），是危重病人死亡的主要原因，其病理過程復(fù)雜，涉及大量細胞因子和炎癥介質(zhì)釋放，廣泛地作用于全身各個組織器官。血管內(nèi)皮作為機體的一部分，既是細胞炎癥因子的產(chǎn)生者，也是細胞因子作用的靶細胞，其功能的改變對膿毒癥的發(fā)展演變起著重要的作用。他汀類藥物已應(yīng)用于臨床近三十余年，并顯示出非常好的安全性，近半個世紀，無數(shù)心血管病、高血脂病、高血壓病、糖尿病等患者因其使用而獲益。他汀類藥物是羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶的競爭性抑制劑，具有強效的降脂作用和多種非降脂作用，在多個大樣本、隨機的臨床研究中顯示，他汀類藥物被證實具有獨立于降脂作用以外的調(diào)節(jié)免疫功能作用，包括抗炎、抗氧化，改善血管內(nèi)皮和毛細血管功能以及調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)等功能。近年國外有學(xué)者報道他汀類藥物能改善膿毒癥鼠類模型的預(yù)后［1］。他汀類藥物除降血脂外，還具有抗炎、改善內(nèi)皮細胞功能、調(diào)節(jié)細胞免疫功能、增強NO的生物活性及減少氧化應(yīng)激，從而對膿毒癥時廣泛的血管內(nèi)皮功能受損起一定的保護作用，現(xiàn)將其可能作用機制綜述如下。

1.對炎癥因子的作用

近年研究表明，膿毒癥并非單純由病原體所引起，與靶細胞激活狀態(tài)有關(guān)，宿主對病原性抗原的應(yīng)答表現(xiàn)為靶細胞（巨噬細胞、淋巴細胞、多型核粒細胞和內(nèi)皮細胞等），機體針對感染而誘發(fā)大量炎癥介質(zhì)和炎癥因子，已知細胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、干擾素-γ（IFN-γ）和一些白介素（IL-1、IL-6、IL-8），它們在膿毒癥的形成及發(fā)展過程起著十分重要的作用。Giusti-Pava A等［2］對他汀類藥物在感染性休克時對炎癥介質(zhì)進行探討，在實驗中Wistar 大鼠對照組用生理鹽水，實驗組用辛伐他汀分別進行腹腔內(nèi)注射，20 min后再在鼠尾靜脈注射內(nèi)毒素（LPS），結(jié)果對照組注射LPS后6小時出現(xiàn)時間依賴性的硝酸鹽膿毒增高，而辛伐他汀可使LPS這一作用明顯減弱。Ando等［1］報道早期應(yīng)用西立伐他汀治療多糖誘導(dǎo)的敗血癥大鼠模型，其死亡率較未治療組動物明顯降低，在研究中他采用LPS進行腹腔內(nèi)注射，2小時后大鼠血清中的TNF-α、白細胞介素-1β（IL-1β）上升達高峰，而事先采用他汀類藥物（西立伐他?。└深A(yù)，則TNF-α、IL-1β、硝酸鹽及亞硝酸鹽水平明顯下降，且大鼠7天后生存率為73％，較未干預(yù)組（26.7％）明顯提高。在膿毒癥進展時也會產(chǎn)生抑制炎癥的細胞因子，如白介素-10(IL-10)［3］。由單核細胞、中性粒細胞、肥大細胞合成的IL-10能強烈抑制活化的單核/巨噬細胞產(chǎn)生多種細胞因子和炎癥趨化因子，如IL-1、IL-6、TNF-α、集落刺激因子（GM-CSF）及血小板活化因子（PAF）等。他汀類藥物能促進IL-10合成，從而能夠抑制參與炎癥過程的大多數(shù)介質(zhì)的生成，同時上調(diào)抑炎分子，如IL-1Ra(IL-1受體拮抗物)及可溶性TNF受體p55和p75的表達，由此減輕致病原引起的機體炎癥反應(yīng)。研究顯示，他汀類藥物是通過細胞內(nèi)核轉(zhuǎn)移因子-kB(NF-kB)系統(tǒng)發(fā)揮作用的［4］。Rel/NF-kB家族包括5個成員：p65、p50、p52、RelB、C-Rel，通常所指的NF-kB是指p65與p50組成的異源二聚體。細胞處于靜息狀態(tài)時，NF-kB位于胞質(zhì)中，p65亞基與NF-kB的抑制性蛋白IkB形成三聚體以失活形式存在于胞漿中。當機體受到外界刺激因素如炎癥因子、氧化型低密度脂蛋白、病毒等作用時，在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的參與下，IkB發(fā)生磷酸化，暴露出p50蛋白核定位信號，NF-kB得以活化，并移位進入細胞核，于DNA鏈上特異部位結(jié)合，啟動基因轉(zhuǎn)錄。研究者發(fā)現(xiàn)，氟伐他汀和辛伐他汀等親脂性他汀類藥物抑制培養(yǎng)的人巨噬細胞分泌的組織因子，降低組織因子mRNA水平，同時他還發(fā)現(xiàn)他汀類藥物可減少由細菌脂多糖誘導(dǎo)的C-Rel/ p65異源二聚體與組織因子啟動子上kB位點結(jié)合，從而他汀類藥物可在基因水平上調(diào)控炎癥因子的表達，促進單核細胞、巨噬細胞合成抑炎因子IL-10，發(fā)揮顯著的抗炎作用。另外，辛伐他汀可以降低LPS誘導(dǎo)的血漿中硝酸鹽濃度，減少一氧化氮的合成，減少炎癥因子的釋放而恢復(fù)血管的反應(yīng)性，從而成為治療膿毒癥的一個輔助手段。

2.對一氧化氮合酶(NOS)的作用

內(nèi)皮功能受損導(dǎo)致的血管擴張和收縮、抗炎癥和促炎癥及抗氧化和促氧化之間平衡失調(diào)，導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂的最主

要機制是內(nèi)皮一氧化氮合酶(NOS)的穩(wěn)定性下降。一氧化氮合酶有三個壓型，包括內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)和神經(jīng)型一氧化氮合酶(nNOS)。eNOS是鈣依賴蛋白酶，存在于血管內(nèi)皮細胞，在生理狀態(tài)下，催化精氨酸合成微量的NO，維持血管的生理功能如血管張力和括約肌松弛等。eNOS催化合成的NO彌散至鄰近的血管平滑肌細胞，激活鳥苷酸環(huán)化酶(GC)發(fā)揮作用，GC再催化三磷酸鳥苷(GTP)生成3，5環(huán)鳥苷一磷酸（cGMP），cGMP通過蛋白激酶G(PKG)介導(dǎo)血管舒張［5］。eNOS時內(nèi)皮功能完整的標志之一，正常情況下，eNOS合成微量NO，起保持內(nèi)皮光滑完整，防止血栓形成的作用［6］。在膿毒癥狀態(tài)下，eNOS表達下降，iNOS合成NO明顯增加，高濃度的NO使全身血管舒張，NO作為主要的炎癥介質(zhì)激活全身炎癥反應(yīng)，損傷內(nèi)皮細胞，致使血漿外滲，臨床出現(xiàn)脈管炎和低血壓［7］。iNOS是通過TNF-α、IL-1β等刺激細胞，由細胞內(nèi)核轉(zhuǎn)移因子-kB(NF-kB)系統(tǒng)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子通路調(diào)控合成的［8］。Waldow T等對大鼠主動脈的研究證實他汀類藥物抑制iNOS表達是通過降低NF-kB系統(tǒng)而發(fā)揮作用的［9］，他汀類藥物除了能調(diào)節(jié)eNOS與iNOS的mRNA水平外，還能在轉(zhuǎn)錄后修飾水平改變蛋白質(zhì)表達，調(diào)節(jié)eNOS和iNOS平衡［10］。磷脂酰肌醇-3激酶(PI3-K)是體內(nèi)產(chǎn)生脂類衍生物第二信使的一種酶，它參與許多細胞生理過程，與細胞生長，分化和生存有關(guān)。PI3-K轉(zhuǎn)移至細胞膜的磷酸肌醇，催化三磷酸腺苷（ATP）轉(zhuǎn)移一個高能磷酸鍵到磷酸肌醇環(huán)的D-3位點，生成磷脂酰肌醇-3磷酸（PI3P），進而生成磷脂酰肌醇-3，4二磷酸（PI3，4P）和磷脂酰肌醇-3，4，5三磷酸（PI3，4，5P）。PI3P廣泛存在于各類細胞中，PI3，4P和PI3，4，5P通常不存在于一般細胞，當PI3-K被激活才可生成。PI3，4P和PI3，4，5P生成后可募集包括磷酸肌醇依賴性激酶-1(PDK-1)等的信號分子到細胞膜。PDK-1通過磷酸化和激活A(yù)kt，使Akt成為PI3K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要效應(yīng)分子。Akt進而磷酸化eNOS分子，使非Ca²⁺依賴酶激活，增加NO合成［11］。眾多的實驗研究證據(jù)提示他汀類藥物激活PI3-K，活化的PI3-K使其下游的Akt磷酸化和eNOS活化。經(jīng)氟伐他汀預(yù)處理組的LPS誘導(dǎo)的膿毒癥大白兔模型，其血管組織的磷酸化Akt和eNOS水平分別是對照組的26和2倍［12］。實驗中選擇了PI3-K特異性阻滯劑渥曼青霉素作為對照組干預(yù)因素，結(jié)果抑制了他汀類藥物提高磷酸化Akt和eNOS水平的作用，提示他汀類藥物在膿毒癥中的作用點是PI3-K，主要機理是恢復(fù)PI3-K膜轉(zhuǎn)位水平［12］。有研究顯示：LPS處理大白兔，其腸系膜動脈Akt的磷酸化和eNOS表達和磷酸化減少了。這可能是因為在膿毒癥時，抑制了Akt通路的上游分子PI3-K向膜轉(zhuǎn)移所致。接受肓腸結(jié)扎穿孔術(shù)(CLP)構(gòu)建的膿毒癥小鼠模型，高表達Akt組生存率提高［12］。因此，PI3-K/Akt通路可能是他汀類藥物發(fā)揮保護內(nèi)皮功能的更深層次的作用機制。另一方面，他汀類藥物通過影響小窩蛋白功能增加eNOS合成［13］。小窩蛋白是分子量為22kDa的細胞膜內(nèi)在蛋白，膿毒癥時小窩蛋白可通過胞吞eNOS，抑制eNOS作用，干擾NO與鈣/鈣調(diào)蛋白之間的作用，抑制血管舒張，而他汀類可阻斷小窩蛋白此作用［14］，使eNOS催化合成NO，從而阻止血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）表達，抑制血小板聚集，防止DIC發(fā)生［15］。因此，他汀類藥物能增加eNOS表達水平的同時抑制iNOS合成，恢復(fù)eNOS與iNOS的動態(tài)平衡，從而保護了內(nèi)皮的完整功能［16］。

3.對內(nèi)皮細胞凋亡的影響

內(nèi)皮細胞凋亡是sepsis病程的一個重要環(huán)節(jié)。動物實驗表明，血液注射內(nèi)毒素能引起微血管內(nèi)皮損害和血管內(nèi)皮細胞脫落［17］。在sepsis患者外周血中也可以檢測到脫落的內(nèi)皮細胞，且增加程度與死亡率相關(guān)［18］。LPS、TNF、IL-1在激活內(nèi)皮細胞表達多種炎癥因子及組織因子（TF）同時，還能誘導(dǎo)細胞凋亡［19］。不同刺激通過不同信號傳導(dǎo)途徑誘發(fā)凋亡：LPS通過Toll樣受體（TLR-4）途徑，而細菌脂蛋白則通過TLR-2途徑［19］，抑制核轉(zhuǎn)移因子(NF-kB)激活后可通過降低凋亡抑制蛋白（IAP）家族表達而抑制TNF誘導(dǎo)的凋亡發(fā)生［20］。Niessner A等進行一項研究，選擇20例健康男性受試，對照組采用安慰劑，實驗組每人每天服用80毫克辛伐他汀，4天后注射LPS，用定量RT-PCR的方法測定TLR的mRNA，發(fā)現(xiàn)他汀類藥物對LPS注射后TLR轉(zhuǎn)錄增多無影響，但是采用流式細胞儀測定單核細胞表面TLR-4和TLR-2時，發(fā)現(xiàn)它們被明顯抑制。研究者得出結(jié)論：預(yù)先服用辛伐他汀可以在轉(zhuǎn)錄后水平阻斷膿毒癥模型中TLR-4和TLR-2的表達［21］。研究表明，活化的TLR-4信號途徑誘導(dǎo)Fas死亡凋亡分子的表達［22］。Tracie等研究顯示，配體于TLR-4結(jié)合可同時激活引發(fā)細胞凋亡的TLR-4/MYD88/JNK信號傳導(dǎo)通路，并能阻斷抑制細胞凋亡的TRIF-TRAM/IRF-3/IFNB信號傳導(dǎo)通路，從而引發(fā)細胞凋亡［23］。他汀類藥物能夠明顯抑制TLR-4，從而減少內(nèi)皮細胞凋亡，避免膿毒癥時內(nèi)皮的廣泛損傷，是治療膿毒癥的一個潛在機制。

4.小結(jié)與展望

膿毒癥的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，目前臨床上治療膿毒癥的方法包括應(yīng)用抗生素、血管收縮劑（如多巴胺、去甲腎上腺素等）、補充液體和電介質(zhì)、使用生命支持儀器和外科手段等。這些療法均有一定效果，但是膿毒癥死亡率仍居高不下。近年來應(yīng)用生物技術(shù)正努力發(fā)展抗TNF-α抗體、抗內(nèi)毒素抗體(E-5)、PAF拮抗劑、緩激肽抑制劑等，雖對動物模型有一定作用，但迄今在臨床上卻裨益不大。目前認為膿毒癥的主要病理生理學(xué)變化是嚴重全身感染引起的炎癥反應(yīng)過度激活。血管內(nèi)皮細胞是血液同臟器組織接觸的第一屏障，血管內(nèi)皮活化和功能障礙是膿毒癥發(fā)展惡化的中心環(huán)節(jié)，血管內(nèi)皮細胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性在膿毒癥的病理生理過程有著重要作用。他汀類藥物成為近年膿毒癥研究的熱點，主要通過減少內(nèi)皮誘發(fā)炎癥因子、調(diào)節(jié)恢復(fù)eNOS與iNOS的動態(tài)平衡，減少內(nèi)皮細胞的凋亡，保護內(nèi)皮結(jié)構(gòu)和功能的完整，阻斷膿毒癥的進展。他汀類藥物對膿毒癥的作用主要集中在動物實驗上，雖然目前大多數(shù)研究結(jié)果支持他汀類能改善膿毒癥的預(yù)后，但還需要大樣本的前瞻性的隨機臨床對照實驗來進一步證實。

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(收稿日期：2008-12-29修回日期：2009-02-16)

(編輯：潘明志)