中藥改善多器官功能障礙綜合征的研究進(jìn)展

陳卓，宮帥帥，任玉川，寇俊萍

(中國藥科大學(xué)中藥學(xué)院中藥藥理與中醫(yī)藥系，江蘇 南京 211198)

多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)是臨床常見危重癥。其特征是當(dāng)嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷、燒傷等損傷機體后，可誘發(fā)持續(xù)全身炎癥反應(yīng)綜合征 (systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，進(jìn)而導(dǎo)致兩個或兩個以上器官功能障礙，涉及全身性炎癥和包括細(xì)胞死亡在內(nèi)的細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)[1]。一般是肺最先受累，次為腎、肝、心血管、中樞系統(tǒng)、胃腸、免疫系統(tǒng)和凝血系統(tǒng)功能障礙[2]。MODS的發(fā)病機制非常復(fù)雜，確切發(fā)病機制目前尚不完全清楚，臨床上尚無有效的防治方法。

在中醫(yī)理論中，多將MODS歸入“熱病”范疇。有學(xué)者認(rèn)為“瘀血內(nèi)結(jié)”是MODS關(guān)鍵病機，既是疾病發(fā)展中的病理產(chǎn)物，也是影響疾病預(yù)后的主要因素；正氣虛是MODS發(fā)生的內(nèi)在因素[3]。也有學(xué)者認(rèn)為“滯閉不通”為MODS發(fā)生的主要原因之一[4]。有觀點認(rèn)為MODS的中醫(yī)學(xué)論治應(yīng)該從臟腑辨證著手，運用五臟相關(guān)理論進(jìn)行論治[5]，并總結(jié)出其五臟傳變規(guī)律為肺-心-腎-脾；“啟動臟腑”為肺，“樞紐臟腑”為腎[6]。現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)MODS的發(fā)病主要與炎癥反應(yīng)、組織缺血-再灌注損傷[7]、腸道屏障功能破壞等因素相關(guān)[8]。

當(dāng)前MODS治療主要以早期抗菌治療，限制性液體復(fù)蘇和器官功能支持療法為主[9]。但單一方面的治療方法，往往無法取得良好的療效。中醫(yī)藥的“整體觀念”優(yōu)勢或許可以彌補目前單一治療方法的不足，因此探索有效的中醫(yī)藥治療手段來改善MODS，具有重大意義。本文擬從干預(yù)炎癥反應(yīng)、干預(yù)組織缺血-再灌注損傷、干預(yù)腸道屏障功能破壞和干預(yù)微循環(huán)障礙以及其他方面對近五年來發(fā)表的關(guān)于中藥治療MODS的作用機制進(jìn)展予以綜述，以期為研發(fā)防治MODS的新藥提供實驗依據(jù)和線索。

1 中藥干預(yù)炎癥反應(yīng)改善多器官功能障礙綜合征

MODS是一個機體受損后，炎癥介質(zhì)過度釋放引起炎癥失控和免疫紊亂的綜合征。局部受損會持續(xù)釋放炎癥介質(zhì)和迅速啟動全身炎癥反應(yīng)，促使全身炎癥反應(yīng)瀑布式放大，最終導(dǎo)致MODS[10]。在全身炎癥反應(yīng)的過程中有大量的活性氧(reactive oxygen species，ROS)和促炎性介質(zhì)白介素-6(interleukin-6，IL-6)、白介素-8(interleukin-8，IL-8)和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)釋放[11]，可以通過直接與間接的途徑促使血管內(nèi)皮細(xì)胞和器官組織細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡，器官的組織細(xì)胞凋亡大量發(fā)生可能直接使器官功能發(fā)生障礙甚至衰竭。

研究表明，姜黃活性成分姜黃素(200 mg·kg-1)在由酵母聚糖引起的非敗血性MODS的小鼠模型中，可以通過抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)的表達(dá)[12]，減少細(xì)胞因子的產(chǎn)生和炎性細(xì)胞的浸潤，改善肝、肺的損傷和功能障礙[13]。也有研究表明在用姜黃素(200 mg·kg-1)治療后，明顯抑制膿毒癥小鼠血漿中TNF-α和IL-6的水平，增強調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)的抑制功能，升高白介素-10(interleukin-10，IL-10)的血漿水平，顯著減輕敗血癥小鼠肺和腎臟的炎癥損傷[14]。另有研究表明，在雨蛙素誘導(dǎo)的重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis，SAP)模型中，胡黃連的活性成分胡黃連苷Ⅱ(25 mg·kg-1)能抑制NF-κB、TNF-α和sirtuin1(SIRT1)的表達(dá)，降低SIRT1對微管相關(guān)蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein light chain3，LC3)的去乙酰化作用來降低SAP中的自噬活性和降低大鼠白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)、TNF-α和IL-6的水平發(fā)揮抗炎活性[15]。垂盆草提取物(100 mg·kg-1)治療可在大鼠SAP后期(12和24 h)下調(diào)肺中磷酸化Akt和磷酸化NF-κBp65的表達(dá)進(jìn)而降低肺中IL-1β，IL-6和TNF-α的水平，其通過調(diào)節(jié)PI3K/AKT/NF-κB信號通路，來改善SAP中的肺損傷和MODS[16]。創(chuàng)傷導(dǎo)致的失血性休克(hemorrhagic shock，HS)會導(dǎo)致多器官障礙綜合征，有研究表明丹參的活性成分丹參酮IIA磺酸鈉(10 mg·kg-1)[17]、西紅花的活性成分藏紅花素[18]能在大鼠HS模型中抑制NF-κB信號通路，降低TNF-α和白介素-12(interleukin-12，IL-12)的水平，進(jìn)而改善腎臟、肝臟、胰腺和神經(jīng)肌肉損傷。水翁花的乙醇提取物(200 mg·kg-1)能通過調(diào)節(jié)核因子NF-E2相關(guān)因子(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)/血紅素氧合酶1(heme oxygenase-1，HO-1)途徑降低血清中炎癥因子水平，減弱脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)誘導(dǎo)的內(nèi)毒素休克，并減輕肺和肝組織的損傷[19]。在盲腸結(jié)扎和穿刺(cecum ligation and puncture，CLP)膿毒癥大鼠模型中，遠(yuǎn)志皂苷元(60 mg·kg-1)通過抑制NF-κB的核轉(zhuǎn)運，降低血清中TNF-α和IL-1β水平，顯著減輕CLP誘導(dǎo)的肺損傷，降低肺濕重/干重比，減少蛋白質(zhì)泄漏[20]。牡丹皮活性成分丹皮酚(120 mg·kg-1)可以通過上調(diào)miR-339-5p表達(dá)進(jìn)而介導(dǎo)高遷移率族蛋白B1(high mobility group box 1，HMGB1)和IκB激酶β(inhibitor kappa B kinase β，IKKβ)的表達(dá)減輕膿毒癥模型小鼠的炎癥[21]。

升降湯(5 g·kg-1)在急性胰腺炎大鼠模型中能降低血清中TNF-α水平和升高血清中IL-10水平，其通過調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)減輕肺，胰腺，腎臟和腸的病理損傷，改善多器官損傷[22]。生脈注射液能抑制熱休克蛋白90(heat shock protein 90，HSP90)的表達(dá)，進(jìn)而影響NF-κB、Akt和IKK的表達(dá)，干擾炎癥反應(yīng)，改善敗血癥誘導(dǎo)的多器官損傷[23]。血必凈中藥注射液(18 mL·kg-1)能調(diào)節(jié)Tregs和輔助性T細(xì)胞17(T helper cell 17，Th17)的平衡，降低敗血癥小鼠血清中炎癥因子TNF-α和IL-6的水平，可以有效地防止嗜中性粒細(xì)胞浸潤到肺和腎臟，并提高小鼠存活率[24]。

2 中藥干預(yù)缺血再灌注損傷改善多器官功能障礙綜合征

MODS可發(fā)生于休克和復(fù)蘇后，多與機體組織的缺血-再灌注損傷有關(guān)。缺血再灌注損傷不僅造成機體局部的功能損傷，同時再灌注使受損部位的代謝毒性物質(zhì)進(jìn)入血液循環(huán)，到達(dá)其他器官組織，引起其他遠(yuǎn)隔部位的器官功能損傷[25]。

在雙側(cè)后肢缺血再灌注大鼠模型中，黃芩的活性成分野黃芩苷(20 mg·kg-1)，通過抑制環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)途徑，降低促凋亡蛋白Bax的表達(dá)，而顯著提高抗凋亡蛋白Bcl-2的表達(dá)，并下調(diào)半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)活性，進(jìn)而減輕后肢缺血再灌注引起的肺損傷[26]。人參皂苷Rg1(40 mg·kg-1)通過調(diào)節(jié)NF-κB/COX-2信號通路減輕后肢缺血再灌注引起的肺損傷，顯著改善缺血再灌注引起的肺組織學(xué)異常[27]。黃柏中的總黃酮，可以增加抗凋亡因子Bcl-2的表達(dá)，減少促凋亡因子的表達(dá)，并抑制caspase-3、caspase-9的激活，改善下肢缺血性損傷[28]。在大鼠腸系膜缺血再灌注模型中，肉桂中的肉桂醛(40 mg·kg-1)預(yù)處理，可以抑制肺組織和肝臟組織中NF-κB相關(guān)蛋白的表達(dá)，和p53家族成員(包括caspase-3、caspase-9、Bax和p53)的蛋白表達(dá)，并增加Bcl-2的表達(dá)[29]。其能顯著恢復(fù)腸系膜缺血再灌注損傷中肝組織中的天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(aspartate aminotransferase，AST)和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(alamine aminotransferase，ALT)的水平，改善肝功能[30]。在腸缺血之前，腹腔注射甜菜堿(50 mg·kg-1)能減少腸缺血再灌注大鼠中肥大細(xì)胞的數(shù)量，增加腸絨毛高度；減少肺內(nèi)的髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)陽性細(xì)胞數(shù)量。甜菜堿預(yù)處理能保護(hù)空腸黏膜和肺，并降低腸道缺血再灌注損傷后的炎癥細(xì)胞密度[31]。也有研究表明黃芩苷(100 mg·kg-1)通過抑制小鼠NF-κB核轉(zhuǎn)位減輕腸缺血/再灌注引起的急性肺損傷[32]。在急性腹主動脈缺血再灌注模型中，姜黃素(200 mg·kg-1)能降低模型組大鼠血清中總氧化態(tài)(total oxidant status，TOS)和氧化應(yīng)激指數(shù)(oxidant stress index，OSI)，可以有效減輕氧化應(yīng)激損傷以及改善肺，腎和心臟的組織病理學(xué)損傷[33]。另有研究表明，在局部缺血期間腹腔注射200 mg·kg-1水飛薊素，能減輕急性腹主動脈缺血/再灌注大鼠的損傷，減輕氧化應(yīng)激損傷并保護(hù)肝，腎和肺，改善多器官損傷[34]。

參麥注射液(9 mL·kg-1)通過抑制p38MAPK的活化，提高Bcl-2與Bax的比例來抑制肺細(xì)胞凋亡，進(jìn)而保護(hù)腸缺血再灌注損傷所致的肺損傷[35]。在臨床上，中藥星萎承氣湯(膽南星、瓜蔞、生大黃、芒硝)治療7 d后，急性腦缺血并發(fā)MODS患者中醫(yī)癥狀與體征改善明顯，血清中TNF-α、LPS、D-乳酸濃度顯著降低，減少急性腦缺血合并MODS的發(fā)生率，降低病死率[36]。

3 中藥干預(yù)腸道損傷改善多器官功能障礙綜合征

腸道作為體內(nèi)最大的“儲菌庫”和“內(nèi)毒素庫”，被認(rèn)為是危重病應(yīng)激的“中心器官”及MODS“啟動器官”[37]。在各種刺激作用下腸道免疫功能受抑制，腸黏膜完整性被破壞，導(dǎo)致腸屏障功能受損，促使腸道細(xì)菌移位，引起宿主過度炎癥反應(yīng)，誘發(fā)/加重全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，而SIRS再次損傷腸道，兩者互為因果，互相促進(jìn)，最終形成MODS[38]。

黃芪的活性成分黃芪甲苷(3 mg·kg-1)通過抑制RhoA/NLRP3炎性體信號通路，增加腸中緊密連接(tight junctions，TJ)蛋白的表達(dá)和維持腸上皮屏障功能完整性[39]。大黃素能增加CLP大鼠腸組織中閉合蛋白-3(claudin-3)，閉鎖小帶蛋白1(zonula occludens 1，ZO-1)和密封蛋白(occludin)的表達(dá)水平進(jìn)而保護(hù)腸道屏障[40]。柚皮苷(60 mg·kg-1)通過調(diào)節(jié)RhoA/ROCK/NF-κB/MLCK/MLC信號通路增加腸組織中緊密連接蛋白ZO-1和閉合蛋白-1(claudin-1)的表達(dá)，改善腸通透性，并抑制TNF-α和IL-6的釋放，提高了CLP小鼠的存活率[41]。小檗堿(50 mg·kg-1)可增加鋅鐵調(diào)控蛋白-14(Zrt-Irt-like protein 14，ZIP14)表達(dá)從而促進(jìn)腸組織中鋅的蓄積，進(jìn)而保護(hù)腸屏障[42]。也有研究表明小檗堿(100 mg·kg-1)在多細(xì)菌性敗血癥模型中通過調(diào)節(jié)ApoM/S1P途徑降低腸組織中血管屏障通透性[43]。刺五加多糖在小鼠內(nèi)毒素血癥模型中通過抑制NF-κB/MLCK通路，上調(diào)緊密連接蛋白的表達(dá)，改善腸上皮功能障礙[44]。

研究表明，在膿毒癥大鼠模型中，參附湯(3 mg·kg-1)能上調(diào)腸組織中ZO-1、occludin、claudin-1和磷酸化血管擴張刺激磷蛋白(phosphorylated vasodilator stimulated phosphoproteinp，p-VASP)的表達(dá)，降低腸道通透性，顯著降低CLP大鼠的死亡率，改善膿毒癥引起的腸和肝損傷[45]。通腑瀉肺方(7.2 g·kg-1)通過上調(diào)ZO-1/occludin/claudin-1的表達(dá)維持腸屏障功能，并減輕膿毒癥的炎癥反應(yīng)，增加了CLP大鼠的存活率[46]。宣白承氣湯(15.12 g·kg-1)通過調(diào)節(jié)腸道菌群，提高乳酸桿菌，丁酸球菌和雙歧桿菌的相對豐度，維持腸道上皮屏障完整和減少炎癥反應(yīng)，進(jìn)而提高敗血癥大鼠存活率[47]。黨參合劑及其納米制劑能調(diào)整腸道菌群、扶植以雙歧桿菌、乳酸桿菌為主的厭氧菌，抑制需氧和兼性需氧的腸桿菌、腸球菌，保護(hù)腸道生物屏障，從而降低內(nèi)毒素的產(chǎn)生，阻斷MODS的發(fā)生[48]。

4 中藥干預(yù)微循環(huán)障礙改善多器官功能障礙綜合征

MODS時，患者微循環(huán)障礙、血流不暢是其重要生理病理變化；微循環(huán)障礙也是嚴(yán)重膿毒癥致MODS的重要機理之一[49]。當(dāng)微循環(huán)功能障礙加重，微循環(huán)中的血液流速減慢，血小板紅細(xì)胞聚集，誘發(fā)彌漫性血管內(nèi)凝血。同時血管內(nèi)皮損傷，釋放大量的細(xì)胞因子，導(dǎo)致器官組織的功能性及結(jié)構(gòu)性的改變，表現(xiàn)為MODS[50]。因此，微循環(huán)功能障礙和MODS兩者互為因果。

在LPS誘導(dǎo)的新西蘭兔彌散性血管內(nèi)凝血合并多器官障礙綜合征模型中，丹參酮ⅡA(20 mg·kg-1)能顯著降低凝血活酶時間(activated partial thromboplastin time，APTT)、凝血酶原時間(prothrombin time，PT)和TNF-α水平，增加器官血流量改善器官損傷[51]。丹參酮IIA磺酸鈉也能通過增加血流動力學(xué)參數(shù)，改善內(nèi)毒素血癥動物模型中心臟，肺和肝臟的組織病理學(xué)損傷[52]。芍藥苷(60 mg·kg-1)能調(diào)節(jié)LPS誘導(dǎo)的彌散性血管內(nèi)凝血動物模型中的凝血和纖溶系統(tǒng)的紊亂，具有抗凝血功能，改善肝臟和腎臟損傷[53]。白術(shù)中活性成分白術(shù)內(nèi)酯-1(5 mg·kg-1)能降低凝血活酶時間、凝血酶原時間，預(yù)防血栓形成，并降低多器官功能障礙的發(fā)生率[54]。

在臨床上發(fā)現(xiàn)，參附注射液(由紅參、黑附子提取精制)聯(lián)合血必凈注射液治療，可以降低膿毒癥急性腎損傷患者中的巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2(macrophage inflammatory protein-2，MIP-2)，血管緊張素Ⅰ(angiotensinⅠ，Ang Ⅰ)，尿腎損傷分子-1(kidney injury molecule 1，KIM-1)水平，改善患者的腎功能及增加腎動脈血流量，改善微循環(huán)[55]。參麥注射液(由紅參與麥冬兩味中藥提取而成)治療，能降低膿毒癥患者TNF-α、C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)的水平，明顯提高抗凝血酶Ⅲ(antithrombin-Ⅲ，AT-Ⅲ)、活化蛋白C(activated protein C，APC)的水平，調(diào)節(jié)凝血-抗凝系統(tǒng)，改善微循環(huán)[56]。

5 其他

目前中藥除了通過干預(yù)以上途徑改善多器官障礙綜合征，還可以通過其他途徑改善多器官障礙綜合征，如調(diào)整腸道微生態(tài)失衡，調(diào)節(jié)能量代謝。改良的大承氣湯在重癥急性胰腺炎模型大鼠中能減輕胰腺和小腸的損傷，降低腸系膜淋巴結(jié)中細(xì)菌移位的陽性率，并提高大鼠存活率，改善多器官損傷[57]。中草藥川芎的提取物四甲基吡嗪(60 mg·kg-1)在大鼠膿毒癥模型中能改善大鼠肝線粒體功能，促進(jìn)肝細(xì)胞中ATP合成，調(diào)節(jié)能量代謝來減輕敗血癥引起的損傷[58]。參附注射液可抑制細(xì)胞色素c的釋放，同時降低線粒體膜電位，從而保護(hù)線粒體功能，進(jìn)而改善膿毒癥大鼠中多器官損傷[59]。

6 總結(jié)與展望

以上研究表明，中藥有效活性成分、復(fù)方或提取物能通過多途徑防治多器官障礙綜合征和保護(hù)組織器官。其治療多器官障礙綜合征的途徑總結(jié)如表1所示。將近五年報道的可有效防治多器官障礙綜合征的中藥有效成分或復(fù)方按照其化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，經(jīng)歸納總結(jié)可發(fā)現(xiàn)以苷類文獻(xiàn)報道最多，其次是生物堿類、酚類，蒽醌類，糖類等相對較少。已報道的苷類主要通過調(diào)節(jié)NF-κB和COX-2途徑，進(jìn)而降低炎癥因子的表達(dá)，來改善MODS。其中生物堿中以丹參酮為主，通過抑制炎癥和調(diào)節(jié)凝血系統(tǒng)兩方面改善MODS。酚類通過抑制炎癥和發(fā)揮抗氧化作用改善MODS。蒽醌類以大黃中大黃素為主，能通過維持腸道屏障完整性，改善MODS。從中藥功效上以參附湯為代表的補氣藥，能抑制炎癥，改善微循環(huán)；大黃、大承氣湯為代表的瀉下藥，能減少腸道細(xì)菌移位，維持腸屏障完整，進(jìn)而改善MODS。

表1 中藥治療多器官障礙綜合征的主要作用及調(diào)控機制匯總

盡管中藥活性成分防治多器官障礙綜合征的研究已取得一定進(jìn)展，但也存在不少問題，較為突出的是缺少合適的動物模型和統(tǒng)一的作為評判的生理指標(biāo)。目前MODS的模型主要有兩類：非感染性模型(創(chuàng)傷、失血休克模型、重癥胰腺炎等)和感染性模型(膿毒癥模型、腸缺血再灌注模型、大腸埃希菌脂多糖模型)。其中失血休克較好模型了臨床失血性休克、創(chuàng)傷后引發(fā)的器官損傷，但需要對模型動物血壓、心率循環(huán)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，此類方法較為適用于體型較大、血容量較為充足的動物；重癥胰腺炎模型較好模擬了過度炎癥所誘發(fā)的MODS，但是手術(shù)操作難度大；膿毒癥模型和腸缺血再灌注模型則模擬了MODS初期的腸黏膜缺血損傷和后期的細(xì)菌毒素遷移，模型制作可重復(fù)性好，但對動物創(chuàng)傷較大；大腸埃希菌脂多糖模型只需向大鼠體內(nèi)腹腔或靜脈注射脂多糖即可，操作方便，但大腸埃希菌脂多糖的劑量、種類、批次和注射方式對模型影響較大，重復(fù)性差。因此，如何通過構(gòu)建符合中醫(yī)證候特點的動物模型并結(jié)合臨床研究探索到MODS的發(fā)病機制和利用基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等方法，對中藥治療多器官障礙綜合征的分子機制或關(guān)鍵作用靶點進(jìn)行全面完整深入闡釋和確證，仍然是未來需要攻克的難題。