內(nèi)皮細(xì)胞、血清尿酸與膿毒癥相關(guān)性研究進(jìn)展

肖 瑤，何 玲

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院兒科，云南 昆明 650000)

內(nèi)皮細(xì)胞、血清尿酸與膿毒癥相關(guān)性研究進(jìn)展

肖 瑤，何 玲

(昆明醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院兒科，云南 昆明 650000)

內(nèi)皮細(xì)胞；血清尿酸；膿毒癥

膿毒癥(sepsis)是嚴(yán)重創(chuàng)傷、燒傷、休克、大手術(shù)后常見的并發(fā)癥,嚴(yán)重發(fā)展可導(dǎo)致膿毒癥休克和多器官功能障礙綜合征。膿毒癥所致的血管內(nèi)皮細(xì)胞(vascular endothelial cell,VEC) 損傷和微循環(huán)障礙是引發(fā)多器官功能障礙的核心環(huán)節(jié)[1]，其中炎癥介質(zhì)的啟動和釋放對刺激內(nèi)皮細(xì)胞的活化、損傷起著重要作用，它不僅是膿毒癥發(fā)生的啟動因子，還參與其發(fā)生、發(fā)展的全過程。因此，我們就膿毒癥時內(nèi)皮細(xì)胞的活化、損傷與尿酸的相關(guān)性、一致性及兩者協(xié)同加重膿毒癥的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 膿毒血癥與內(nèi)皮細(xì)胞

1.1 膿毒癥時內(nèi)皮細(xì)胞的激活、損傷 作為血管壁的結(jié)構(gòu)和保護(hù)細(xì)胞-血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)，不僅能夠分泌相關(guān)因子調(diào)節(jié)血管收縮、細(xì)胞粘附、凝血功能及血管壁的炎癥反應(yīng)，同時可被氧自由基、血管緊張素Ⅱ及多種炎性介質(zhì)激活、損傷。

在膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展過程中，由于多種細(xì)胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-10 等釋放，血管內(nèi)皮細(xì)胞被激活，被激活的內(nèi)皮細(xì)胞又可釋放LPS、vWF、ET-1、P-選擇素、E-選擇素等多種炎性因子，這些炎性因子反作用于血管內(nèi)皮，進(jìn)而加重其損傷。損傷途徑主要有：①炎癥介質(zhì)對VEC的損傷：膿毒癥時，IL-1和TNF-a 的共同作用可刺激大量炎性介質(zhì)(如LPS、MCP-1、IL-12和IL-18等)的釋放，LPS、TNF 及IL-1在激活VEC表達(dá)多種炎癥因子以及組織因子同時，還能誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。②活性氧簇(ROS)對VEC 損傷：ROS包括氧自由基、羥基(OH)、非自由基的氧衍生物等，這些物質(zhì)的增多會造成線粒體損傷，反過來增加ROS的生成，而ROS能降低一氧化氮的生物利用度，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。③血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)對VEC 損傷：AngⅡ與血管緊張素受體-1(AT-1)受體結(jié)合后，NF-кB、活化蛋白-1、信號轉(zhuǎn)錄與激活因子及cAMP 反應(yīng)結(jié)合蛋白等多種轉(zhuǎn)錄因子被激活，刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM-1、VCAM-1、IL-1、TNF等大量炎性因子，從而加重炎癥反應(yīng)[2]，影響VEC 血管活性物質(zhì)的表達(dá)，促進(jìn)VEC 凋亡。④血流動力對VEC損傷：血流不僅有層流，還有渦流、分流。當(dāng)血流為層流時，VEC 受到高剪切力的作用，細(xì)胞呈長梭形，細(xì)胞間緊密連接完整，故其對大分子蛋白通透性低；當(dāng)血流為渦流、分流時，VEC受低剪切力的作用，細(xì)胞呈圓形，對大分子蛋白的通透性增高。膿毒癥時，血液處于高凝狀態(tài)，血流由層流變?yōu)闇u流、分流，這種變化能刺激內(nèi)皮細(xì)胞上VEGF 和VEGF-2 的表達(dá)，并促進(jìn)NO的產(chǎn)生，NO又轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的過氧亞硝基陰離子(ONOO-)，造成線粒體損傷，引發(fā)DNA鏈的斷裂，多聚ADP核糖合成酶被激活，損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞。

1.2 內(nèi)皮細(xì)胞激活后對膿毒癥的影響 內(nèi)皮激活后，發(fā)生了結(jié)構(gòu)和功能上的改變，包括4個核心改變:①內(nèi)皮屏障功能的改變：內(nèi)皮屏障功能喪失，通透性增加，炎性因子滲漏到血管外，最終導(dǎo)致組織水腫；②白細(xì)胞粘附分子的表達(dá)：內(nèi)皮細(xì)胞被激活或損傷后，可表達(dá)P-選擇素、E-選擇素、ICAM-I和VCAM-I，這些粘附分子與白細(xì)胞結(jié)合后可誘導(dǎo)白細(xì)胞移動到內(nèi)皮細(xì)胞表面游走、滲出，參與多種炎癥反應(yīng)；③凝血功能改變：被激活的內(nèi)皮細(xì)胞受到炎癥細(xì)胞和炎癥介質(zhì)刺激，促凝物質(zhì)[組織因子(TF)、內(nèi)皮素(ET)、血管性血友病因子(VWF)等]釋放增多，抗凝物質(zhì)(血栓調(diào)節(jié)蛋白、組織型纖溶激活劑等)合成減少，抗凝/促凝調(diào)節(jié)失衡，促進(jìn)血栓形成；④血管舒縮功能改變： 損傷的血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生位點特異性改變，血管收縮因子(ET、TXA2)/血管舒張因子( NO、PGI2)比例失衡，導(dǎo)致血管舒縮功能異常。

因此，內(nèi)皮細(xì)胞的激活、損傷在膿毒癥的發(fā)生和發(fā)展過程中起著重要作用。膿毒癥時，多種炎性介質(zhì)及細(xì)胞因子激活、損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，使內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生結(jié)構(gòu)和功能上的改變，這些改變促進(jìn)炎癥反應(yīng)的發(fā)生并放大炎癥過程，增強(qiáng)免疫細(xì)胞間的相互作用，最終誘導(dǎo)和加重膿毒癥的進(jìn)展。

2 膿毒癥與尿酸

2.1 尿酸與內(nèi)皮細(xì)胞 尿酸(uric acid，UA)是人體細(xì)胞代謝及食物中嘌呤核糖核酸代謝的終末產(chǎn)物，80%來源于體內(nèi)氨基酸、磷酸核糖及核酸分解，20%是從含嘌呤或核蛋白的食物中核苷酸分解而來。尿酸作為一種細(xì)胞信號分子，可通過促進(jìn)活性氧簇的產(chǎn)生、炎癥介質(zhì)的表達(dá)等機(jī)制影響細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，造成血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷。目前關(guān)于尿酸引起內(nèi)皮功能障礙的分子機(jī)制亦不明確，主要表現(xiàn)為以下幾點。

(1)尿酸與腎素-血管緊張素系統(tǒng)。腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)是人體內(nèi)重要的體液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不僅調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)的正常發(fā)育、心血管功能穩(wěn)態(tài)，而且調(diào)節(jié)腎臟內(nèi)腎小球-腎小管的平衡，維持血壓和水鹽代謝平衡。YU等[3]研究報道，RAS的激活依賴于氧化應(yīng)激的誘導(dǎo)，尿酸可能通過有機(jī)離子轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞，快速增加活性氧簇(ROS)生成，促成氧化應(yīng)激，并上調(diào)血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、血管緊張素受體-1(AT-1)和血管緊張素受體-2(AT-2)的表達(dá)來促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的衰老和凋亡。

(2)尿酸與氧化應(yīng)激。不同濃度的尿酸可表現(xiàn)為氧化-抗氧化雙重作用，當(dāng)尿酸處于生理濃度時，主要表現(xiàn)為抗氧化作用，可清除體內(nèi)部分水溶性自由基；但是，當(dāng)尿酸升高時則表現(xiàn)為促炎癥、促氧化的作用。氧化應(yīng)激主要表現(xiàn)為氧化/抗氧化的失衡，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)活性氧簇(ROS)的生成增多，清除減少，造成血管內(nèi)皮功能損傷。盡管導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂的病理生理機(jī)制極其復(fù)雜，但氧化應(yīng)激可能是其損傷的主要機(jī)制之一，尿酸可能通過氧化應(yīng)激介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂。杜利君等[4]將不同濃度的尿酸分別與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞共同孵育12h，然后檢測CRPmRNA、CRP蛋白表達(dá)以及活性氧簇(ROS)水平，發(fā)現(xiàn)尿酸通過上調(diào)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞ROS水平促進(jìn)CRP的表達(dá)，可能是尿酸損傷內(nèi)皮細(xì)胞的機(jī)制之一，提示內(nèi)皮細(xì)胞損傷可能與尿酸介導(dǎo)的氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)有關(guān)。進(jìn)一步研究提示[5]，增加的CRP又通過抑制一氧化氮的合成與釋放并促進(jìn)炎性介質(zhì)的表達(dá)，引起內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂。因此減少氧化應(yīng)激是預(yù)防血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷的重要環(huán)節(jié)[6]。

(3)尿酸與NO。NO是最強(qiáng)的內(nèi)源性血管舒張因子，對調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)功能具有重要作用。王琦等[7]將不同濃度尿酸分別作用于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞24、48及72h，發(fā)現(xiàn)以0.5mg/L 代表生理濃度組時，其對血管舒張功能無明顯影響，但以0.5mg/L以上濃度的尿酸呈濃度及時間依賴性抑制內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)表達(dá)及一氧化氮(NO)合成，提示生理濃度的尿酸對血管內(nèi)皮可能具有保護(hù)功能，只有高濃度的尿酸才會引起血管內(nèi)皮功能損傷。Li P等[8]研究表明，高濃度尿酸可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)ROS積累，引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并通過PKC依賴途徑抑制eNOS的活性，減少NO的產(chǎn)生，從而引發(fā)內(nèi)皮功能障礙,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Simao AN等[9]發(fā)現(xiàn)，血漿中的尿酸可直接與NO發(fā)生快速、且不可逆的反應(yīng)，生成穩(wěn)定的6-氨基尿嘧啶，導(dǎo)致NO減少，促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。

(4)尿酸與炎性反應(yīng)。當(dāng)血中尿酸濃度超過408μmol/L 時可形成尿酸鈉結(jié)晶，尿酸鈉結(jié)晶沉積于血管內(nèi)膜，使白細(xì)胞與血管內(nèi)皮的粘附力增加，并刺激體內(nèi)相關(guān)炎性因子的產(chǎn)生，促進(jìn)一系列炎癥反應(yīng)[10]。齊卡等[11]將不同水平的尿酸與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞作用24h后，發(fā)現(xiàn)各種炎性因子如C反應(yīng)蛋白、白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子α等均有顯著性升高。李霞等[12]用不同濃度尿酸鹽刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞不同時間，觀察細(xì)胞上清液中IL-1、IL-6及PAF的表達(dá)，結(jié)果顯示，血清尿酸水平與炎性因子(IL-1、IL-6、PAF等)水平呈正相關(guān)，說明炎性反應(yīng)可能參與了血清尿酸對血管內(nèi)皮的損傷，血清尿酸水平與血管內(nèi)皮細(xì)胞功能呈負(fù)相關(guān)。

2.2 尿酸與膿毒癥 尿酸是黃嘌呤經(jīng)過黃嘌呤脫氫酶和黃嘌呤氧化酶的降解最終形成的代謝產(chǎn)物。正常情況下，尿酸的產(chǎn)生和排泄保持著動態(tài)平衡，其中70.0%的尿酸經(jīng)腎臟排泄，30.0%經(jīng)膽道和腸道排泄。當(dāng)機(jī)體攝入嘌呤過多，或是排泄障礙以及酶異常時可致血清尿酸水平升高。血清尿酸在生理濃度具有抗氧化特性，對人體具有保護(hù)作用；但尿酸水平過高時，則具有促炎、促氧化特性，使其成為致病因素。

膿毒癥時，血尿酸生成增多的途徑主要有：①大量炎性因子的釋放損傷了血管內(nèi)皮細(xì)胞，激活Ca2+依賴性蛋白水解酶，使黃嘌呤脫氫酶大量轉(zhuǎn)變?yōu)辄S嘌呤氧化酶，增加黃嘌呤、次黃嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸，使尿酸生成增多；②組織器官缺血缺氧導(dǎo)致腎功能受損，減少了尿酸從腎臟的排泄，從而使血尿酸水平升高；③膿毒癥時，腸道各組織層微循環(huán)均出現(xiàn)低灌注現(xiàn)象，并伴有氧耗量的增加。此種氧供-氧耗的失平衡有可能導(dǎo)致腸缺血和缺氧，使得一磷酸腺苷(AMP)無法再生為三磷酸腺苷(ATP)，而是進(jìn)一步分解成為次黃嘌呤和尿酸，使血尿酸水平增高。血清尿酸水平的升高，不同程度的引起血管內(nèi)皮功能紊亂，導(dǎo)致凝血功能障礙、炎性反應(yīng)和組織器官缺血-再灌注損傷，使感染進(jìn)一步加重，隨著感染的加重，內(nèi)環(huán)境進(jìn)一步紊亂導(dǎo)致臟器功能不全(包括腎臟排泄能力下降、乳酸堆積競爭尿酸排泌)使得尿酸濃度逐步升高，此時的高尿酸血癥并不能發(fā)揮抗氧化的保護(hù)作用，而是表現(xiàn)為促炎癥、促氧化作用，從而進(jìn)一步加重膿毒癥。肖政輝等[13]研究結(jié)果顯示，嚴(yán)重膿毒癥組、膿毒性休克組高尿酸血癥發(fā)生率、平均血尿酸水平均明顯高于膿毒癥組，且嚴(yán)重膿毒癥組、膿毒性休克組高尿酸血癥病死率均高于膿毒癥組，提示重癥患兒尤其是嚴(yán)重膿毒癥、膿毒性休克患兒合并高尿酸血癥則預(yù)后不良。Hooman等[14]通過對PICU 220例患兒(女96例，男124例)血尿酸結(jié)果進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，顯示重癥患兒合并高尿酸血癥時死亡風(fēng)險明顯增加且預(yù)后不良。彭正良、Akbar SR等[15-16]研究結(jié)果均顯示感染患者的血清尿酸水平較非感染患者高且與感染危重度及預(yù)后存在一定的相關(guān)性。因此，監(jiān)測血清尿酸濃度對于臨床醫(yī)生評估和判斷膿毒癥患兒，尤其是嚴(yán)重膿毒癥、膿毒性休克患兒病情及預(yù)后具有一定的指導(dǎo)意義。

綜上所述，血清尿酸的監(jiān)測在危重患者的管理中占有重要地位，膿毒癥患者病情變化快，死亡率高，因此，臨床上將血清尿酸濃度與其他感染性指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，對于正確評估及判斷膿毒癥患者病情危重度及預(yù)后有一定的價值。

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