中醫(yī)藥調(diào)控NLRP3炎性小體治療膿毒癥的研究進(jìn)展

林樺 駱寧 秦超 于泳浩

1天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院空港醫(yī)院麻醉科，天津 300300；2天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院麻醉科天津市麻醉學(xué)研究所，天津 300052

膿毒癥（sepsis）是感染誘發(fā)的全身炎性反應(yīng)綜合征，是燒傷、創(chuàng)傷和大手術(shù)后的常見并發(fā)癥，是危重癥患者死亡的主要原因［1］。全球膿毒癥的發(fā)病率高達(dá)3‰，且每年以1.5%～8.0%的速度遞增；半數(shù)的膿毒癥患者可發(fā)展為重度膿毒癥，超過1 800萬例/年，病死率可高達(dá)50%以上［1］。我國(guó)每年約有300萬例膿毒癥患者，死亡人數(shù)高達(dá)100萬人以上。在世界范圍內(nèi)，膿毒癥的治療仍然是非常棘手的問題，臨床主要采用抗感染和對(duì)癥支持等非特異性治療方法，尚無可靠有效的針對(duì)性治療措施［1］。由此可見，尋找有效的膿毒癥救治措施是現(xiàn)代危重病醫(yī)學(xué)面臨的棘手難題之一。有研究稱，在膿毒癥炎性反應(yīng)的過程中NOD樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎性小體起著關(guān)鍵的作用，抑制其活化可以改善膿毒癥癥狀［2］。而中醫(yī)藥在治療膿毒癥的過程中也已被證實(shí)與NLRP3炎性小體的調(diào)控過程存在關(guān)系。因此，本文將就NLRP3炎性小體的激活途徑、NLRP3在膿毒癥中的作用，以及中醫(yī)藥通過調(diào)控NLRP3炎性小體防治膿毒癥的研究進(jìn)展展開綜述。

NLRP3炎性小體

炎性小體基本結(jié)構(gòu)單位是由NLRP3、接頭蛋白ASC（apoptosis speck protein with CARD）和半胱天蛋白酶-1（cysteinyl aspartate-specific protease，caspase-1）組成［3］。在靜息狀態(tài)下無活性，當(dāng)細(xì)胞受到特定刺激后，NLRP3與ASC結(jié)合，招募半胱天蛋白酶-1前體（pro-caspase-1）形成復(fù)合體，使其成為有生物活性的caspase-1，后者作用于炎癥因子前體如propro-IL-1、pro-IL-18等，產(chǎn)生具有致炎活性的IL-1、IL-18，參與機(jī)體天然免疫應(yīng)答及細(xì)胞損傷［4］。NLRP3是一種模式識(shí)別受體（PRRs），隸屬于NOD樣受體家族（NOD-like receptor，NLRs），是NLRP3的組成成分之一。NLRP3炎性小體參與人體免疫反應(yīng)，并可由多種因素［如（lipopolysaccharide，LPS）、活性氧等］通過多條途徑激活。

NLRP3炎性小體激活途徑

1、經(jīng)典途徑

目前，“雙信號(hào)模型”已被提出，用以描述NLRP3炎性小體的組裝激活的經(jīng)典途徑。

1.1、第一信號(hào) 相應(yīng)的細(xì)胞需在“第一信號(hào)”下暴露，比如病原體相關(guān)分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）或損傷相關(guān)分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP）［5］?！暗谝恍盘?hào)”能夠激活Toll樣受體，再激活細(xì)胞內(nèi)核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB（nuclear factorκB），上調(diào)NLRP3、proIL-1β表達(dá)，為NLRP3炎性小體的組裝提供了部件。凋亡信號(hào)分子半胱氨酸蛋白酶-8（caspase-8，CASP8）和FAS相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域（FASassociated protein with death domain，F(xiàn)ADD）也參與NLRP3的誘導(dǎo)［6］。

1.2、第二信號(hào)“第一信號(hào)”不能獨(dú)立誘導(dǎo)NLRP3炎性小體的激活，并要“第二信號(hào)”完成NLRP3炎性小體的活化。至今發(fā)現(xiàn)的“第二信號(hào)”主要如下。⑴溶酶體損傷。溶酶體吞噬膽固醇晶體、二氧化硅［7］等顆粒物時(shí)可被損傷，使組織蛋白酶B滲出，誘導(dǎo)NLRP3的活化。⑵離子通量改變。單純K+外流能夠激活NLRP3，其激活作用也得到學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可，且胞外高濃度K+有阻斷NLRP3激活效果［8］。Ca2+、Na+、Cl-也被報(bào)道與NLRP3炎性小體激活有關(guān)，但具體機(jī)制仍存在爭(zhēng)議。⑶線粒體功能障礙。在抑制線粒體呼吸鏈后，線粒體活性氧（mtROS）能夠產(chǎn)生激活NLRP3炎性小體的作用［9］。mtROS能損傷線粒體DNA（mtDNA），mtROS和氧化的mtDNA都可以直接激活NLRP3。⑷糖代謝缺陷可能造成由氧應(yīng)激、硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）等介導(dǎo)的NLRP3激活［10］。

2、非經(jīng)典途徑

LPS可不依賴Toll樣受體4（Toll like receptor，TLR4）信號(hào)，迅速引發(fā)NLRP3炎性小體激活［11］。LPS進(jìn)入胞漿后，可以直接或間接激活caspase-11/4/5，caspase-11激活細(xì)胞膜半通道蛋白（pannexin-1）釋放ATP，胞外ATP激活P2X7受體，誘導(dǎo)K+外流，從而促進(jìn)NLRP3炎性小體組裝。NLRP3炎性小體激活后，誘導(dǎo)caspase-1的活化，加速消皮素D（gasdermin D，GSDMD）的裂解，引發(fā)細(xì)胞焦亡。

NLRP3炎性小體影響膿毒癥的機(jī)制

1、NLRP3的活化加速膿毒癥的發(fā)展

Csak T等［12］研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)膿毒癥處于初期單純性膿毒癥時(shí)，NLRP3炎性小體相關(guān)指標(biāo)未出現(xiàn)明顯上調(diào)，但疾病發(fā)展相關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)顯著升高。Huang CH等［13］發(fā)現(xiàn)，在飲食小鼠模型中，NLRP3-/-小鼠的器官炎癥和纖維化顯著低于野生型小鼠。綜上所述，NLRP3炎性小體可能是輕度膿毒癥發(fā)展至嚴(yán)重性膿毒癥的關(guān)鍵之一。隨著膿毒癥的持續(xù)發(fā)展，NLRP3表達(dá)明顯上升，而膿毒癥通常伴隨線粒體功能障礙等，這些因素將同時(shí)觸發(fā)上文中的“第一信號(hào)”與“第二信號(hào)”，導(dǎo)致NLRP3炎性小體活化。隨后NLRP3炎性小體不僅通過促進(jìn)炎癥因子釋放加劇器官的炎性反應(yīng)，還將促進(jìn)GSDMD裂解，最終引起細(xì)胞焦亡。細(xì)胞焦亡時(shí)胞內(nèi)容物乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、炎癥因子等釋放至胞外。Biasizzo M等［14］在GSDMD-/-小鼠和野生型小鼠的原代肝細(xì)胞中，同時(shí)使用LPS等激活NLRP3炎性小體，發(fā)現(xiàn)GSDMD-/-小鼠肝細(xì)胞LDH釋放未出現(xiàn)顯著升高，而野生型LDH釋放增加。綜上，膿毒癥若未得到有效控制，進(jìn)一步引發(fā)NLRP3炎性小體的激活，能夠使肝細(xì)胞焦亡，加劇器官的損傷，從而加快膿毒癥的惡化。

2、調(diào)控NLRP3可對(duì)膿毒癥產(chǎn)生治療作用

有研究表明，多種抗炎藥物、NLRP3抑制劑都表現(xiàn)出了改善膿毒癥的作用，如CY-09、金諾芬（Auranofin）、MCC950［15］等。CY-09能夠直接抑制NLRP3炎性小體活化，緩解膿毒癥患者器官損傷［16］。MCC950是一種小分子NLRP3抑制劑；目前已有研究使用該抑制劑作為對(duì)照，Shi X等［17］的研究中也證實(shí)了其減輕膿毒癥器官損傷。Auranofin為含金抗炎藥物，有研究表明其可以通過抑制NLRP3達(dá)到改善膿毒癥的作用［18］。Jennings-Almeida B等［19］研究發(fā)現(xiàn)，NLRP3基因敲除改善了膿毒癥小鼠的肝細(xì)胞損傷。綜上，對(duì)NLRP3炎性小體的特異性抑制，能夠起到改善膿毒癥的作用，NLRP3炎性小體可成為膿毒癥患者的治療重點(diǎn)領(lǐng)域之一。

中醫(yī)藥在膿毒癥病程中對(duì)NLRP3炎性小體的調(diào)控作用

中醫(yī)藥“多靶點(diǎn)”的特點(diǎn)使其在治療膿毒癥這樣的復(fù)雜感染疾病上有著突出的優(yōu)勢(shì)，且近年來在臨床中療效良好，未來利用我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)藥治療膿毒癥將成為趨勢(shì)。膿毒癥在中醫(yī)中的主要病因?yàn)樾岸救肭衷斐啥緹崛胙?、淤血產(chǎn)生等，其病理基礎(chǔ)與痰、濕、濁、瘀、熱等有關(guān)，證屬本虛標(biāo)實(shí)，脾虛為本，痰濁血瘀為標(biāo)，主要證型分為實(shí)熱證、血瘀證、腑氣不通證和厥脫證等［20］。目前有關(guān)中醫(yī)藥通過調(diào)控NLRP3防治膿毒癥的研究中，多以中藥單體和復(fù)方為研究對(duì)象。

1、單體

目前已有研究證明，中藥中的許多單體對(duì)NLRP3炎性小體有干預(yù)作用，并可改善膿毒癥癥狀。其中，黃芩苷、氧化苦參堿、黃連素、丹皮酚等均來源于清熱類中藥；人參皂苷、紅景天苷、甘草甜素等均來源于補(bǔ)虛類中藥；丹酚酸A、隱丹參酮等來源于活血類中藥，此3類藥皆為中醫(yī)臨床治療膿毒癥的常用藥［21］。在中醫(yī)理論中，實(shí)熱證、血瘀證為膿毒癥的主要證型，脾虛而水濕內(nèi)停，久可生熱，肝郁則氣滯，易生痰濁血瘀，而補(bǔ)虛藥可補(bǔ)脾氣之虛，清熱藥可解內(nèi)熱之證，兼具燥濕之效，可防濕氣內(nèi)蘊(yùn)再傷脾臟，活血藥可疏通血脈，祛瘀生新［22］。單體成分是中藥發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)，而這些臨床常用藥的單體對(duì)NLRP3的調(diào)控作用，也進(jìn)一步證明了中醫(yī)藥在治療膿毒癥上的優(yōu)勢(shì)。

1.1、苷類 人參，性甘微苦，具有大補(bǔ)元?dú)?，補(bǔ)脾生津之效。近年來研究發(fā)現(xiàn)，人參總皂苷對(duì)膿毒癥大鼠具有良好的調(diào)節(jié)作用［23-24］。其中，人參皂苷Rg1能夠顯著下調(diào)膿毒癥小鼠NLRP3的mRNA以及白介素（IL）-1β及IL-6促炎因子的生成，從而減輕癥狀期間炎癥因子對(duì)肺部功能的損害。紅景天性甘、苦、平，具有益氣活血之效。Lee YM等［25］發(fā)現(xiàn)，紅景天苷抑制器官中硫氧還蛋白結(jié)合蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）表達(dá)和NLRP3炎性小體活化，從而改善膿毒癥。黃芩性苦寒，主清上焦?jié)駸?，有瀉火解毒之功，其主要成分黃芩苷，可在棕櫚酸（PA）誘導(dǎo)AML-12肝細(xì)胞模型中，抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和TXNIP/NLRP3炎癥活化［25］。此外，黃芩苷具有抗內(nèi)毒素作用，而內(nèi)毒素（如LPS）是快速激活NLRP3炎性小體的關(guān)鍵因素，這可能為黃芩苷發(fā)揮調(diào)節(jié)NLRP3作用的因素之一，并有小鼠實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)現(xiàn)黃芩的使用在調(diào)節(jié)NLRP3的同時(shí)可使膿毒癥小鼠的腎組織內(nèi)腫瘤壞死因子（TNF）-α水平降低，血清中性粒細(xì)胞明膠酶脂質(zhì)運(yùn)載蛋白（NGAL）及肌酐濃度明顯減少，小鼠的腎臟病理組織學(xué)損傷好轉(zhuǎn)明顯，這也證明了黃芩對(duì)膿毒癥小鼠的腎臟保護(hù)作用［25］。

1.2、生物堿類 黃連素來源于中藥黃連。黃連性苦寒，有清熱燥濕，瀉火解毒之效，可用于濕熱蘊(yùn)結(jié)型膿毒癥中濕熱偏盛者。李慶華等［26］研究發(fā)現(xiàn)，黃連素通過抑制活性氧（ROS）的產(chǎn)生，下調(diào)TXNIP/NLRP3軸相關(guān)蛋白表達(dá)，從而改善膿毒癥造成的腎損傷和炎癥。武曉靈等［27］發(fā)現(xiàn)，鹽酸小檗堿能夠下調(diào)膿毒癥大鼠腸道NLRP3，改善心功能指標(biāo)，減輕心功能障礙。氧化苦參堿為苦參主要有效成分之一，性苦寒，有清熱燥濕、殺蟲利尿之效?，F(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，氧化苦參堿在db/db小鼠膿毒癥模型中，通過降低NLRP3表達(dá)量，減少了器官炎癥和肺組織病理學(xué)病變，并降低了肺功能組織MDA、MPD、ATP含量及W/D比值等多項(xiàng)指標(biāo)，減輕了氧代謝不足反應(yīng)［28］。

2、復(fù)方

目前，基于NLRP3與膿毒癥的復(fù)方研究多集中于活血化瘀類與清熱化濕類。

2.1、活血化瘀類 大承氣湯（出自《傷寒論》）以硝、硝黃配合，相須為用，瀉下熱結(jié)之功益峻。合用既能消痞除滿，又使胃腸氣機(jī)通降下行，以瀉下通便。胡星星等［29］發(fā)現(xiàn)，在其收集的70例膿毒癥中，大承氣湯的控制凝血作用要強(qiáng)于西藥頭孢普羅米爾。張慧妍等［30］在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了，大承氣湯對(duì)膿毒癥有緩解絡(luò)脈瘀滯，氣血失運(yùn)之效，并通過下調(diào)NLRP3炎性小體組件、NF-κB、TLR4表達(dá)減少了膿毒癥的器官炎癥因子表達(dá)。此外，以柴胡為君藥的四逆散（出自《傷寒論》），也被發(fā)現(xiàn)能通過下調(diào)NLRP3、抑制NLRP3炎性小體活化，減輕誘導(dǎo)細(xì)胞因子，避免進(jìn)一步的腎功能損害［31］。解毒化瘀方以清熱解毒，活血化瘀，涼血開竅為治則組成的解毒化瘀方，是診療膿毒癥的有效方，臨床有效率達(dá)68.7%。吳玉生等［32］研究發(fā)現(xiàn)，解毒化瘀方可下調(diào)NLRP3炎性小體組件、NF-κB、TLR4表達(dá)，從而抑制NLRP3炎性小體的激活，改善膿毒癥。

2.2、清熱化濕類 清氣涼營(yíng)湯（出自《喉痧癥治概要》）以犀角為君，清肝膽之濕熱，條暢肝氣，輔以石膏、山梔子、竹葉清解氣分熱毒，犀角尖（水牛角代）、生地、丹皮、赤芍涼營(yíng)解毒活血。有研究表明，清氣涼營(yíng)湯可通過下調(diào)IL-6、TNF-α促炎性細(xì)胞因子蛋白表達(dá)，改善膿毒癥大鼠器官功能［33］。此外，具有解熱毒內(nèi)蘊(yùn)之效的梔子金花湯（載于《張氏醫(yī)通》）也被發(fā)現(xiàn)具有降低TNF-α、IL-6、E-選擇素水平，并可提升Fbg水平，改善腸黏膜屏障的功效［34］。二者同具祛濕清熱的功效，常用于治療伴隨厥脫證的膿毒癥。

小 結(jié)

炎性小體種類繁多，有關(guān)NLRP3炎性小體的研究目前較多，并且越來越受到科研工作者的關(guān)注。NLRP3炎性小體是機(jī)體免疫系統(tǒng)的一部分，它可通過經(jīng)典途徑、非經(jīng)典途徑等方式被激活，繼而介導(dǎo)下游炎癥因子的釋放，從而促發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)，同時(shí)也存在多種NLRP3的負(fù)調(diào)控機(jī)制。NLRP3炎性小體的激活途徑多樣，涉及物質(zhì)繁多，各條通路之間可相互影響，這也保證了機(jī)體對(duì)有害刺激的快速識(shí)別和應(yīng)對(duì)。但NLRP3炎性小體引發(fā)的炎癥可以誘發(fā)機(jī)體的自我保護(hù)，也可以造成器官組織的病變，NLRP3炎性小體的影響廣泛，目前發(fā)現(xiàn)膿毒癥的發(fā)展與NLRP3炎性小體高度相關(guān)，使用中醫(yī)藥單體或復(fù)方可在NLRP3炎癥體激活的各環(huán)節(jié)進(jìn)行不同程度干預(yù)，達(dá)到對(duì)膿毒癥的改善作用。對(duì)NLRP3炎性小體的研究旨在探究疾病微觀層次的機(jī)制，并開發(fā)新的治療方案，但其激活與調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，尚有廣闊的研究前景。