淺談轉化醫(yī)學在膿毒癥治療研究中的作用

李 磊

所謂轉化醫(yī)學(translational medicine)，是指將基礎醫(yī)學研究中發(fā)現(xiàn)的新理論和新技術向臨床實踐中的轉化應用，而所謂的新理論和新技術并非憑空想象，而是來源于臨床實踐活動中一些未知的現(xiàn)象和存在的問題，通過實驗研究，綜合歸納，從而推導出來的對疾病臨床治療具有指導意義的理論和方法，并在臨床實踐中進行驗證的過程。從疾病的命名，分類，以及相關致病機制和各項治療措施不斷發(fā)展的歷史沿革看，樸素的轉化醫(yī)學思想貫穿了整個臨床醫(yī)學的發(fā)生和發(fā)展過程。在當前，隨著診斷技術和治療手段的日益更新，人類對疾病的本質有了更深入的認識，從而也進一步推動了轉化醫(yī)學的不斷深入。筆者以膿毒癥概念的變遷及其發(fā)病機制的研究進展，淺談對轉化醫(yī)學的管陋之見。

“Sepsis”，目前中文多譯為膿毒癥。其最原始的稱謂來自2700年前的荷馬史詩中，隨后由希臘學者Hippocrates用于描述戰(zhàn)爭中發(fā)生感染的傷員。sepsis來源于希臘單詞“sipsi”，意思為“make rotten”(變腐)，強調的是因各種損傷后導致血液的腐敗。直到19世紀后葉巴斯德發(fā)現(xiàn)細菌，人們才認識到，導致血液“腐敗”的病因是致病微生物。1914年Schottmueller將“微生物從人體的門戶侵入血液引起疾病征象的狀態(tài)”稱之為septicemia，也即是中文的“敗血癥”。無論是原始的“sepsis”或是“septicemia”，都是指細菌進入體內產生毒素，引起發(fā)熱為代表的臨床表現(xiàn)。從中文字面上看，敗血癥，也是指血液發(fā)生了“敗壞”，為進一步明確，人們又提出了“菌血癥”的概念，進一步強調在血液中檢測到了細菌(相應病毒血癥、寄生蟲血癥、真菌血癥等與此類同)。上述這些概念，強調的是病原微生物對機體的侵襲造成的感染征象，而忽略了機體對入侵病原體的反應。直到20世紀90年代，隨著對炎癥和炎癥介質的深入研究，人們逐漸認識到，sepsis的發(fā)生發(fā)展并非只依賴于細菌和細菌毒素，大量炎癥介質的釋放，同樣可以造成類似病原微生物感染的臨床表現(xiàn)。為此，1991年8月在芝加哥召開的美國胸科醫(yī)師學會(ACCP)和危重病學會(SCCM)聯(lián)席會，首次提出“全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)”的概念，認為 SIRS 應包括由感染導致的膿毒癥，和非感染因素導致的炎癥反應綜合征兩部分。相應，敗血癥、菌血癥等概念由于不能很好地詮釋機體在遭受病原微生物感染時的病理生理狀態(tài)，也到了該摒棄的時候。

SIRS概念提出的意義在于首次明確的指出，由感染或非感染因素(包括嚴重創(chuàng)傷、無菌性胰腺炎等)導致的炎癥反應才是導致患者病情危重及死亡的真正原因。雖然炎癥概念的提出已有千年的歷史，但是明確宿主對致病因素的反應是導致疾病發(fā)生發(fā)展的主要原因，這無疑對指導臨床治療具有十分重要的意義。隨后在2000年德國慕尼黑召開的第五屆國際免疫炎癥休克大會上，代償性抗炎反應綜合征(compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS)，混合型炎癥反應綜合征(mixed antiinflammatory response syndrome，MARS)等概念相繼提出，進一步拓展了人們對炎癥和炎癥反應的認識和理解。創(chuàng)傷也被認為是一種炎癥性疾病。

近年來，人們逐漸認識到，創(chuàng)傷膿毒癥時，機體處于一種免疫功能紊亂狀態(tài)，在過度炎癥反應的同時，機體免疫防御功能處于明顯的受抑狀態(tài)［1］。因此，針對膿毒癥的治療，不僅需要抗炎，同時還需要提高機體免疫防御功能，因此利用烏司他丁抑制過度炎癥反應，同時結合α-胸腺肽提高機體的免疫防御功能和抗原提呈功能，使得膿毒癥患者預后得到有效改善。最近研究證實，由于創(chuàng)傷膿毒癥狀態(tài)下，機體胸腺功能進行性衰竭，因此輔以leptin治療可收到較好的療效［2］。

顯然，膿毒癥概念的提出，使人們認識到血液中存在著有害物質;巴斯德發(fā)現(xiàn)細菌并創(chuàng)立的巴斯消毒法，大大降低了外科感染發(fā)生率，促進了現(xiàn)代外科學的進步;敗血癥、菌血癥概念的提出，推動了抗感染技術和抗生素的發(fā)展;而SIRS和sepsis新概念的定義，使人們對感染的關注點轉移到宿主對病原微生物反應造成的炎癥性損害上，從而使危重病人的監(jiān)護治療取得了長足的進步。

隨著對膿毒癥和SIRS的深入了解，使我們對感染的概念有進一步的理解。但人們一直感到困惑的一個問題是，機體所面對的外部世界非常復雜，病原微生物的種類繁多，且每一種病菌又存在眾多的血清類型，機體怎樣對這些微生物進行識別，識別的機制又是怎樣。

Medzhitov和Janeway1998年提出在哺乳類動物天然免疫系統(tǒng)存在 toll樣受體(toll-like receptor，TLRs)，可識別從病毒、細菌直到寄生蟲等病原體保守的病原相關分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP)，而其相應的受體則是存在于天然免疫細胞上的模式識別受體(patternrecognitionreceptor，PRR)。TLRs是廣泛存在于天然免疫細胞膜上的最具代表性的PRR，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)其識別的配體分別為:來自革蘭陰性菌內毒素的脂多糖(LPS，TLR4配體);細菌脂蛋白、脂磷壁酸、酵母多糖(TLR1、TLR2、TLR6配體);細菌鞭毛蛋白(TLR5配體);弓形蟲profilin樣分子(TLR11配體);細菌DNA非甲基化的CpG基序(TLR9配體)，病毒雙鏈RNA(TLR3配體)，病毒單鏈RNA(TLR7和TLR8配體)等。

新近研究發(fā)現(xiàn)［3］，PRR 不僅可識別 PAMP，更重要的是識別各種可對機體造成損害的“危險信號”，也即是Matzinger等所提出“危險相關分子模式”(danger-associated molecular pattern，DAMPs)的概念。當機體受到創(chuàng)傷、感染，以及其它危險因素刺激時，由于組織的損傷以及細胞的裂解，藏匿于機體細胞內的這些危險信號可被釋放，并由相應的PRR識別。PRR不僅存在于天然免疫細胞的膜上，在細胞質中，同樣存在類似于TLRs的模式識別受體，被稱為 NLRs(NOD-like receptor，或 nucleotide-binding domainleucine-rich repeat containing)。NLRs的功能也與TLRs類似，當受到刺激后NLR同樣可以通過激活絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated proteinkinase，MAPK)，活化核轉錄因子 NF-κB，誘導炎癥反應，但更為重要的是，NLRs可通過對炎癥復合體(inflammasome)的激活，誘導半胱氨酸蛋白酶(caspase)的活化，促進IL-1、IL-18和IL-33前體的剪切成熟，從而引發(fā)炎癥介質的級聯(lián)釋放，參與膿毒性損害的發(fā)生和發(fā)展［4］。特別值得關注的是，通常誘導TLRs活化的配體多為存在于細胞外的細菌、病毒等病原體的保守基序，而NLRs不僅可識別細胞內與機體細胞共棲共生的病菌，如結核桿菌、李斯特菌、軍團菌等，還可識別因感染、損傷、低氧、應激等引起的多種細胞產物，如熱休克蛋白、染色質及核酸裂解片段、纖維連結蛋白、層黏蛋白、纖維蛋白原、尿酸結晶、高遷移率蛋白族1(HMGB1)等，甚至過量的ATP刺激，以及鉀離子外流形成的細胞內低鉀狀態(tài)均可被 NLRs識別［5］。

上述研究進展提示，在創(chuàng)傷誘發(fā)的SIRS和膿毒癥過程中，病理生理過程極為復雜，更需要我們抽絲剝繭，去偽存真，深入研究。然而，無需諱言的是，醫(yī)學科學與人文科學一樣，同樣存在終極必反，否極泰來的自然法則。醫(yī)學領域分支日益增多，雖然能為我們對疾病的理解有了更深入的認識，但隨之而來的是對系統(tǒng)和整體的忽略，標本不能兼顧、顧此失彼而加重對傷病員損害的病例逐年增多。疾病的發(fā)生是人體這個大系統(tǒng)面對體內外各種壓力與刺激下的平衡失調，近年來注重系統(tǒng)、注重整體治療的呼聲日益升高。有害模式識別理論、損害控制理論，個性化治療理論，以及基因組學、蛋白組學、炎癥組學及醫(yī)學社會心理學等概念的誕生就是其中的典型代表［6］。

當今世界，創(chuàng)新(innovation)，學科交叉(interdisciplinarity)，和整合(integration)是未來科學發(fā)展的“三I”大趨勢?，F(xiàn)代外科學已進入四R時代［去除病原(resection)，修復組織(reconstruction)，替代治療(replacement)，再生醫(yī)學(regeneration)］。與之相應的信息化、顯微化、個體化，以及轉化醫(yī)學已成為當今外科學領域最具代表性的“四化”特征。

臨床醫(yī)學是一個以經驗性為主的學科，如何借鑒當今眾多的理論知識和架構，去指導臨床救治是當前面臨的主要問題，因而轉化醫(yī)學近年來備受關注［7］。從膿毒癥概念及含義的變遷可以看出，轉化醫(yī)學的思想已貫穿始終，如何更有效地從病床旁(bedside)發(fā)現(xiàn)問題，置于試驗臺上(bench)研究，再返回病床旁(bedside)實踐驗證成為轉化醫(yī)學最核心的問題。

從Hipporates將Sepsis應用于臨床到巴斯德發(fā)現(xiàn)病原菌，人類走過了千年的歷史;從敗血癥、菌血癥概念的提出到SIRS概念的誕生，花費了近百年，但從病原相關分子模式到危險刺激信號系統(tǒng)的建立僅用了10年，表明當今日新月異的科學技術對醫(yī)學科學的理論與實踐具有強大的推動作用，樸素的轉化醫(yī)學思想也需適應當前科學發(fā)展的現(xiàn)狀，發(fā)揮其前所未有的作用。

筆者以為當前轉化醫(yī)學的運行模式應該為:在組織機構上，應建立集醫(yī)療、科研、教學為一體的緊密性醫(yī)療單元，貌合神離的松散組織于事無補。在組織形式上，應建立規(guī)范化、制度化的雙向學術交流制度，促使科研人員主動參與臨床危重、疑難病例的討論，鞭策臨床學家積極介入基礎研究項目;在學術思想上，科研人員應面向臨床尋找科研課題，臨床工作者應將臨床實踐中面臨的問題主動與科研人員交流;在項目管理上，應積極鼓勵和大力扶持針對臨床實踐中存在或發(fā)現(xiàn)的問題所設置的研究課題;在項目實施上，應由臨床人員和科研人員共同參與完成;在成果共享上，應樹立一切以病人為中心的意識，提倡科研人員和臨床人員互為主配角意識。相信隨著膿毒癥發(fā)病機制研究的不斷深入，臨床學家與基礎醫(yī)學家之間建立良好的3B運行模式(bedside-bench-bedside model)，無疑是徹底改善膿毒癥最有效的發(fā)展策略。

［1］ WynnJ，Cornell TT，Hector R，et al．The host response to sepsis and developmental impact［J］．Pediatrics，2010，125(5):1031-1041．

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［3］ Joao HF，Pedra J，Casse SL，et al．Sensing pathogens and danger signals by the inflammasome［J］．Curr OpinImmunol，2009，21(1):10-16．

［4］ MartinonF，Mayor A，Tschopp J．The inflammasomes Guardians of the body［J］．Annual Review of Immunology，2009，27:229-265．

［5］ Ting JP，Lovering RC，Alnemri ES，et al．The NLR gene family:a standard nomenclature［J］．Immunity，2008，28(3):285-287．

［6］李磊，王正國．炎癥組學-應運而生的新概念［J］．中華創(chuàng)傷雜志，2010，26(1):3-5．

［7］ Proudfoot AG，McAuley DF，Hind M，et al．Translational research:what does it mean，what has it delivered and what might it deliver［J］．Curr OpinCrit Care，2011，Epub ahead of print．