酵母多糖引發(fā)MODS機制及其干預的實驗研究進展

李希穎，李景輝

(海口市人民醫(yī)院中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院重癥醫(yī)學科，海南 ?？?570208)

酵母多糖引發(fā)MODS機制及其干預的實驗研究進展

李希穎，李景輝

(?？谑腥嗣襻t(yī)院中南大學湘雅醫(yī)學院附屬?？卺t(yī)院重癥醫(yī)學科，海南 海口 570208)

多器官功能障礙綜合征(MODS)是多種打擊誘發(fā)的臨床綜合征。鼠腹腔注射酵母多糖后會引發(fā)逐漸嚴重的器官損傷和功能障礙。酵母多糖引發(fā)全身炎癥反應(ZIGI)的動物模型被認為與人類MODS發(fā)病機理最相似，而且ZIGI已被廣泛使用研究系統(tǒng)性炎癥反應致多器官損傷的機制。本文就近年來有關ZIGI模型的病理生理機制及最新治療成果做一綜述。

MODS；酵母多糖；動物模型；炎癥介質(zhì)

當機體受到感染、休克、創(chuàng)傷、胰腺炎等多種打擊后可發(fā)生多器官功能障礙綜合征(Multiple organ dysfunction syndrome，MODS)，它是ICU危重癥患者的主要死亡原因，且醫(yī)療費用巨大[1]。MODS發(fā)病機制復雜，干預治療措施的研發(fā)需要深刻理解其中病理生理的變化。MODS是多種打擊誘發(fā)的臨床綜合征,加上治療因素干擾，模擬出MODS的病理過程和臨床特征十分困難。因而，MODS動物模型是MODS相關研究的基礎。大量研究證實，給予實驗動物腹腔注射酵母多糖可誘導出全身炎癥反應綜合征(Systemic inflammatory response syndrome，SIRS)/MODS模型。采用酵母多糖引發(fā)全身炎癥反應(Zymosan-induced generalized inflammation，ZIGI)動物模型能較好地模擬臨床SIRS/MODS的病理生理過程，在SIRS/MODS的相關研究中已廣泛應用[2]。本文就近年來有關ZIGI模型的病理生理機制及最新治療成果做一綜述。

1 酵母多糖致全身炎癥反應綜合征模型

酵母多糖是一種從啤酒酵母菌細胞壁中提取的物質(zhì)，它由不同分子量的多聚糖鏈組成，包含了大約73%的多聚糖，15%的蛋白質(zhì)，7%的脂類和無機成分。酵母多糖腹腔注射后，可引起炎性介質(zhì)的廣泛釋放，包括補體系統(tǒng)的活性成分、前列腺素、白三烯、活性氧代謝產(chǎn)物、溶酶體酶類[3]。酵母多糖不易被降解，巨噬細胞吞噬后可引起持續(xù)的炎癥反應，使用石蠟油作為載體可加強這種效果。

一直以來，研究者進行各種實驗模型來模擬MODS的病理生理過程。內(nèi)毒素注射法重復性差，不利于研究MODS時腸源性內(nèi)毒素的變化。大腸桿菌腹腔注射法及盲腸結扎穿孔術(Cecal ligation and puncture，CLP)引入了外源性感染，不利于研究MODS時全身感染的起源。腸系膜上動脈缺血法過于強調(diào)腸道的局部因素，忽視全身反應。危重患者初始打擊后需要5～7 d才能發(fā)展為MODS，慢性模型與臨床情況更相關。ZIGI為MODS的動物慢性期模型。ZIGI的發(fā)病過程不引入外源性細菌和內(nèi)毒素，致病因素明確，便于復制。

鼠腹腔注射高劑量酵母多糖(0.8～1.0 mg/g體重)會引起三個階段的變化。第一階段(第1～2天)鼠中毒癥狀明顯，毛發(fā)凌亂、腹瀉、嗜睡、體重下降。在此階段，內(nèi)皮細胞通透性增加，細菌移位至腹腔中，死亡率為10%～35%；第二階段(第3～5天)存活的動物中毒癥狀有所恢復，活動敏捷、毛發(fā)光潔、腹瀉消失、體重增加，沒有新增死亡數(shù)；第三階段(第6～14天)鼠出現(xiàn)MODS樣癥狀，嗜睡、呼吸困難、消瘦、體溫大幅下降，死亡率為20%～30%。肺部大量出血，單核巨噬細胞及中性粒細胞(Polymorphonuclear，PMN)浸潤；肝細胞明顯腫脹，肝臟出現(xiàn)肝小葉中央靜脈及肝竇擴張瘀血；脾臟紅白髓中巨核細胞及漿細胞增多[4]。

2 細胞因子

在ZIGI模型急性損傷期，酵母多糖與Toll樣受體(TLR2/TLR6異質(zhì)二聚體)結合啟動PMN和巨噬細胞中炎癥信號，觸發(fā)由MyD88調(diào)節(jié)的NF-κB的活化，上調(diào)促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-6的基因表達[5]。Zhang等[2]報道5-HT基因缺失小鼠明顯抑制ZIGI模型肺和腸組織中PMN的聚集?；蚯贸?-HT或色氨酸羥化酶1(TPH1)的藥物可顯著減輕炎癥損傷。Yoshiyuki等[6]報道一種DHA衍生代謝物，14,20-二羥基-二十二碳六烯酸(14,20-diDHA)有強效抗炎特性。使用毫微克劑量的14,20-diHDHA抑制ZIGI模型中PMN浸潤及腹膜炎發(fā)展。Herrera-García等[7]報道酵母多糖注射小鼠前予以N-苯基鄰氨基苯甲酸(N-Ph)預處理，N-ph誘導小鼠中性粒細胞L-選擇素的脫落，發(fā)揮強效抑制PMN作用，表明二苯胺及其相關復合物N-Ph在體內(nèi)有抗炎功效。Fan等[8]報道CXC族趨化因子受體4(CXCR4)受體激動劑CTCE-0214能激活抗炎信號通路，明顯抑制酵母多糖致炎模型中TNF-α生成。消退素D1(Sesolvin D1)是調(diào)節(jié)急性炎癥的免疫抑制劑，Recchiuti等[9]報道在酵母多糖致腹膜炎高峰期口服消退素D1顯著減少白細胞總量達(30%～45%)?？诜怂谼1通過抑制基因轉(zhuǎn)錄下調(diào)精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶輔助活化劑1(CARM-1)及下游基因，抑制集落刺激因子-3，ICAM-1，單核細胞炎癥蛋白-2的生成。

3 免疫系統(tǒng)及補體系統(tǒng)

調(diào)節(jié)性T細胞(Regulatory T cells，Treg cells)主要分泌抑制性細胞因子IL-4、IL-10和TGF-β調(diào)節(jié)免疫，發(fā)揮保護作用。Jia等[10]報道：給小鼠腹腔注射酵母多糖后，脾臟Treg細胞第2天降至最低，促炎因子卻明顯增加，說明在MODS起始階段Treg細胞減少導致炎癥級聯(lián)反應擴大。揭示早期糾正Treg細胞功能是治療MODS的新靶點。樹突狀細胞(Dendritic cell，DC)是免疫過程中T細胞的重要輔助細胞。DC具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用：既可誘導機體的免疫應答反應，在一定條件下還可負向調(diào)節(jié)免疫，形成免疫耐受。呂藝等[11]報道，酵母多糖致傷6 h后小鼠脾臟DC高表達MHC-Ⅱ和CD86，并持續(xù)至傷后48 h，同時DC分泌IL-12升高，提示致傷后脾臟DC迅速成熟，具有誘導Th1型免疫應答的功能。但24～48 h DC分泌IL-12的水平已恢復至正常水平。在MODS晚期，脾臟DC上共抑制分子PD-L1、PD-1的表達大幅增加，而MHC-Ⅱ和CD86表達減少，提示DC活性減弱，耐受性DC形成，機體免疫力降低，引發(fā)內(nèi)源性細菌移位或條件致病菌的感染，導致病情惡化。呂藝等[11]報道PD-L1和PD-1抗體能夠增加ZIGI模型小鼠的存活率，通過干預PD-1/PD-L1途徑可恢復耐受性DC的免疫活性，可成為防治MODS晚期免疫抑制的有效手段。

酵母多糖還可直接激活補體旁路，補體因子C5是PMN的化學引誘物，在ZIGI模型器官損傷中起到重要作用。脂肪組織基質(zhì)干細胞(ASCs)有免疫調(diào)節(jié)作用，在Kim等[12]的研究中，鼠腹腔注射兔ASCs顯著抑制ZIGI模型中的腹膜損傷，減少補體活化產(chǎn)物C3b與C5b-9的沉積，促進間皮細胞層的修復，而間皮細胞表達的CRegs又可抑制補體過度活化，提示ZIGI模型中小鼠腹腔注射兔ASCs能夠發(fā)揮抗炎效應。

4 氧化劑

炎癥刺激下PMN產(chǎn)生反應氧系列產(chǎn)物(Reactive oxygen species，ROS)，如O2-、H2O2、以及NO等，導致MODS的嚴重損傷，近年來進行了大量研究氧化劑在ZIGI模型中的作用。酵母多糖注射后血液PMN增多與MPO活性增加有關。Gu等[13]報道，胍丁胺(AGM)能夠降低ZIGI模型中肺組織MPO活性，抑制PMN浸潤，抑制NOS產(chǎn)生NO，發(fā)揮抗炎效應。Santos等[14]報道果糖-1，6-二磷酸(FBP)干預酵母多糖致炎小鼠后顯著降低肺泡內(nèi)PMN及蛋白滲出。FBP的抗炎作用與抑制肺臟水腫，抑制iNOS活性，抑制NO生成有關。N-乙酰半胱氨酸(NAC)為谷胱甘肽前體，是一種抗氧化劑。Wang等[15]報道NAC不僅減輕MODS遠隔器官PMN的浸潤，而且能夠下調(diào)肺臟DC細胞MHC-Ⅱ/I-A(d)、CD83、CD86的表達，減少DC細胞凋亡，抑制DC細胞中NF-κB活化，有效抑制酵母多糖誘導的MODS發(fā)生。

5 針對多種介質(zhì)的干預措施

由于MODS不可能是單一介質(zhì)超表達的結果，相較于只針對一種介質(zhì)而言，作用于多種介質(zhì)的干預措施能產(chǎn)生更好效果。NF-κB是多種信號轉(zhuǎn)導途徑的匯聚點，它也是極具潛力的新型抗炎靶點[16]。Wang等[17]報道抗炎肽6(AIP6)直接作用于NF-κB的P65亞基，抑制其與DNA特定基因位點結合，抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄，抑制炎癥介質(zhì)TNF-α、IL-1β及iNOS、環(huán)氧化酶-2的生成，顯著抑制酵母多糖致鼠的炎癥損傷。Park等[18]報道CKD-712阻止NF-κB向細胞核的移位，抑制NF-κB的表達，減少ZIGI模型中PMN的浸潤。Li等[3]研究證明AGM抑制ZIGI模型中IκB的磷酸化及降解，隨即抑制NF-κB活化過程。Xie等[19]報道吸入氫氣可促進抗氧化酶SOD與CAT活化，抑制TNF-α、IL-1β、高遷移率族蛋白1(HMGB1)的生成，還可抑制組織中8-iso-PGF2α的生成，8-iso-PGF2α與氧化應激相關。氫氣治療改善ZIGI模型的炎癥損傷，其機制與NF-κB和Nrf2/HO-1信號通路相關。Hartog等[20]報道膠原水解蛋白CH抑制甘氨酸門控氯離子通道GlyR相關的促炎因子釋放相關，抑制ZIGI模型中的免疫應答?？诜﨏H引起ZIGI小鼠血漿甘氨酸濃度的升高，甘氨酸通過GlyR在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮抑制性神經(jīng)遞質(zhì)作用。已證實GlyR存在于免疫應答相關的細胞中，如巨噬細胞，中性粒細胞，T淋巴細胞。

PPARα在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝中起到關鍵作用，此外它有顯著的抗炎作用。Barbara等[21]報道PPARα受體參與辛伐他汀在酵母多糖所致MODS模型中的抗炎作用，辛伐他汀使PPARα表達增加，抑制PMN滲出，抑制NF-κB活化，抑制NO生成，抑制硝基酪氨酸生成，抑制細胞因子表達，減輕氮氧化應激，抑制多聚腺苷二磷酸核糖(polyADP-ribose，PAR)活化。

NADPH氧化酶抑制劑對氧化應激有強效抑制作用。Impellizzeri等[22]報道香莢蘭乙酮(Apocynin)為NADPH氧化酶抑制劑，抑制ZIGI模型的臟器損傷。Apocynin的抗炎作用包括抑制PMN趨化，抑制過氧亞硝基(ONOO-)的生成，降低細胞內(nèi)谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)比率，抑制NF-κB的活化，抑制硝基酪氨酸的生成，抑制組織中FasL的表達，抑制促凋亡因子Bax的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)抑凋亡因子Bcl-2的轉(zhuǎn)錄，抑制PARP在酵母多糖致傷小鼠胰腺及肝臟中的作用。

6 展望

ZIGI模型是研究MODS病理生理機制的重要工具。然而，如同任何動物模型，ZIGI模型本身也有局限性，在動物實驗獲得的成功不一定同樣適用于臨床試驗，一些直接干預炎癥的措施如抗TNF-α、IL-1β、糖皮質(zhì)激素、活化蛋白C在MODS臨床治療上并非完全有效[23]。然而，不能否認的事實是，ZIGI模型可以為臨床MODS治療干預措施提供有價值的啟示。

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Reseach progress on the mechanism and interventions in zymosan-induced multiple organ dysfunction syndrome.

LI Xi-ying,LI Jing-hui.Intensive Care Unit,Haikou People's Hospital,Haikou Hospital Affiliated to Xiangya School of Medicine,Central South University,Haikou 570208,Hainan,CHINA

Multiple organ dysfunction syndrome(MODS)has been documented to occur after a number of diverses.Intraperitoneal injection of zymosan in mice or rats leads to increasingly serious organ damage and dysfunction.The zymosan-induced generalized inflammation(ZIGI)model has been recognized as the one that best mimics human MODS,and it has been used generally in the research about systemic inflammation which leads to organ failure.This review describes the latest physiopathologic mechanism and interventions in ZIGI model.

Multiple organ dysfunction syndrome(MODS);Zymosan;Animal models;Inflammatory mediators

R-332

A

1003—6350（2015）23—3514—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.23.1271

2015-01-29)

李景輝。E-mail：shuo7076@163.com