中藥虎杖治療膿毒癥的研究進(jìn)展

李 響， 王 楊， 葛曉利， 潘曙明

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院急診醫(yī)學(xué)科，上海 200092）

膿毒癥是指因感染引起宿主反應(yīng)失調(diào)，導(dǎo)致危及生命的器官功能障礙[1]。 全球發(fā)病率高達(dá)667.5/10 萬(wàn)人，嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)休克，死亡率高達(dá)46.4%[2]。 近年來(lái)，雖然對(duì)膿毒癥發(fā)病機(jī)制的研究不斷深入，治療手段不斷革新，但僅少數(shù)治療方法被證實(shí)能使患者獲益，如早期啟用抗菌藥物、早期足量液體復(fù)蘇等[3]。較新的治療方法如粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子 (granulocyte macrophage colony-stimulating factor，GMCSF)、γ 干擾素(interferon γ，IFN-γ)、血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin，TM)、亞甲藍(lán)、輕度低溫誘導(dǎo)等[4]的具體療效還有待進(jìn)一步研究驗(yàn)證。 膿毒癥的治療效果不理想主要因?yàn)槠浒l(fā)病機(jī)制復(fù)雜， 涉及炎癥和免疫反應(yīng)過(guò)度激活及隨后發(fā)生的免疫抑制[5-8]、凝血功能紊亂[9]、補(bǔ)體激活[10]、內(nèi)皮活化與損傷[11-13]、氧化應(yīng)激[14]和細(xì)胞凋亡[7]等多個(gè)方面，單一針對(duì)某個(gè)靶點(diǎn)的治療難以獲得較理想的結(jié)果。 膿毒癥屬中醫(yī)“傷寒”“外感熱病”“溫毒”等范疇，中醫(yī)講究陰平陽(yáng)秘，以辨證論治為指導(dǎo)，治病求本，以扶正祛邪、標(biāo)本兼治為原則，中藥通常具有多靶點(diǎn)作用的特點(diǎn)。 已有大量相關(guān)研究證實(shí)中藥對(duì)于膿毒癥的治療作用[15-17]。 多項(xiàng)研究表明中藥虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb.et Zuc)具有抗炎[18]、抗氧化[19]、調(diào)節(jié)免疫[20]、抗血小板聚集[21-22]、調(diào)節(jié)血脂[23]、保護(hù)線粒體[24]等作用，有關(guān)虎杖對(duì)膿毒癥治療作用的研究也在不斷增多。 本文將綜述虎杖對(duì)膿毒癥治療作用的相關(guān)研究進(jìn)展及可能的作用機(jī)制，為未來(lái)的研究提供依據(jù)和支持。

虎杖及其有效成分

虎杖為蓼科(Polygonaceae)蓼屬(Polygonum)多年生灌木狀草本植物，以其干燥根莖入藥，其味微苦、性微寒，歸肝、膽、肺經(jīng)，具有利膽退黃、清熱解毒、散瘀止痛、止咳化痰的功效[25]。 現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，虎杖中主要含有蒽醌類(大黃素、大黃酸、大黃酚等)、二苯乙烯類(虎杖苷、白藜蘆醇等)、黃酮類(橙皮素、蘆丁、槲皮素等)、香豆素類以及一些脂肪酸類化合物[26]，能通過(guò)抗炎、抗氧化、改善細(xì)胞連接、抗細(xì)胞凋亡等多種作用改善膿毒癥預(yù)后[27-28]。

虎杖的抗炎作用

在膿毒癥發(fā)病早期，病原體及其產(chǎn)生的毒素入血，可刺激機(jī)體產(chǎn)生各種促炎因子如白介素(interleukin，IL)-1、IL-6、腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等，研究發(fā)現(xiàn)，核因子-κB(nuclear factors-κB，NF-κB)和促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)是上述促炎因子的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[29]； 而脂多糖(lipopolysaccharide，LPS) 可通過(guò)乙?；饔茫?使細(xì)胞內(nèi)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1) 與高遷移率族蛋白B1(high mobility group box protein 1，HMGB1)解離，HMGB1 釋放入血[30]，促進(jìn)促炎因子釋放。 早期炎癥因子 TNF-α、IL-6 和晚期釋放的HMGB1 相互促進(jìn)， 形成炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴，破壞凝血、免疫和黏膜屏障等系統(tǒng)，最終引發(fā)致死性的膿毒性休克和多器官功能障礙 (multiple organ dysfunction，MODF)綜 合 征 (multiple organs dysfunction syndrome，MODS)[31-33]。Wang 等[34]的研究顯示白藜蘆醇既能通過(guò)磷脂酶D(phospholipase D，PLD) 調(diào)控 Toll 樣受體 4 (Toll-like receptor 4，TLR-4)的下游信號(hào)分子鞘氨醇激酶1 (sphingosine kinase 1,SphK1)、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2) 和 NF-κB， 減少人原代單核細(xì)胞在 LPS刺激下產(chǎn)生的細(xì)胞因子、趨化因子及HMGB1，也可通過(guò)下調(diào)髓樣分化因子88 (myeloid differentiation factor 88,MyD88)，抑制 LPS/Toll-4/NF-κB 信號(hào)通路，發(fā)揮抗炎作用。Shang 等[35]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇不但能降低大鼠心肌細(xì)胞NF-κB、TNF-α、IL-6、IL-1β 和 TLR-4 的表達(dá)水平， 還能明顯抑制磷脂酰肌醇-3 激酶 (phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B (protein kinase B， AKT)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信號(hào)通路，白藜蘆醇對(duì)大鼠心肌細(xì)胞NF-κB 信號(hào)通路的抑制作用是否與 PI3K/AKT/mTOR 有關(guān)聯(lián)，還有待進(jìn)一步研究闡明。 Xu 等[36]的研究顯示白藜蘆醇可上調(diào)乙酰化SIRT1 的表達(dá)，促進(jìn)HMGB1的氨基端賴氨酸殘基去乙酰化， 抑制HMGB1 的出核轉(zhuǎn)移，通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞分泌HMGB1 改善膿毒癥大鼠的肝損傷；Wen 等[37]發(fā)現(xiàn)虎杖中的大黃酚能抑制LPS 誘導(dǎo)的HMGB1表達(dá)、核-質(zhì)轉(zhuǎn)移及其在巨噬細(xì)胞內(nèi)的乙?；?，抑制HMGB1出胞，改善膿毒癥急性肺損傷小鼠預(yù)后，具體機(jī)制可能與上調(diào)組蛋白脫乙?；?(histone deacetylase 3, HDAC3)的表達(dá)有關(guān)。

虎杖的抗炎作用還與其誘導(dǎo)特定巨噬細(xì)胞分化表型有關(guān)。 巨噬細(xì)胞分為 2 種經(jīng)典表型，LPS 或 IFN-γ 激活的 M1型巨噬細(xì)胞主要產(chǎn)生細(xì)胞因子和炎性因子(IL-1β、IL-18、TNF-α、IL-12)，高表達(dá)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)、TNF-α、趨化因子配體 9(chemokine ligand 9，CCL9)、CCL10 等 M1 型相關(guān)基因， 促進(jìn)炎癥反應(yīng)。IL-4、IL-10 和 IL-13 激活的巨噬細(xì)胞呈現(xiàn)出 M2 型極化表型， 分泌大量IL-10、 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β (transforming growth factor β，TGF-β)等抗炎因子，高表達(dá)過(guò)氧化物酶體增殖物激活 受 體 γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)、精氨酸酶 1(arginase1，Arg-1)、殼多糖酶樣蛋白 3(chitinase-like protein 3, Chil3)和缺氧誘導(dǎo)型基因FIZZ1 等，參與了組織重塑和修復(fù)[38]。 Saqib 等[39]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向M2 型分化， 從而抑制巨噬細(xì)胞促炎癥因子分泌，上調(diào)抗炎因子表達(dá)，改善膿毒癥預(yù)后；Ding 等[40]發(fā)現(xiàn)大黃素也可通過(guò)促進(jìn)小鼠巨噬細(xì)胞向M2 型分化減輕膿毒癥所致的肝功能損傷。

虎杖的抗氧化作用

越來(lái)越多的研究表明氧化應(yīng)激在膿毒癥發(fā)病中起重要作用。 活性氧(reactive oxygen species，ROS)自由基和活性氮(reactive nitrogen species，RNS) 自由基等氧化劑大量產(chǎn)生，抗氧化劑相對(duì)不足引發(fā)嚴(yán)重氧化應(yīng)激損傷， 導(dǎo)致血管通透性受損，線粒體功能障礙和心臟功能下降[14,41]。 膿毒癥時(shí)iNOS 過(guò)量表達(dá)催化合成過(guò)量一氧化氮 (nitric oxide，NO)[42]，既能直接對(duì)腎單位產(chǎn)生毒性作用， 也可通過(guò)減低血管張力降低血壓，使腎臟因灌注不足發(fā)生損傷[43]。 Aydin 等[44]和Zhang[45]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和大黃素能降低膿毒癥大鼠肺和腎組織iNOS 和NO 濃度，提高肺組織還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(glutathione/oxidized glutathione，GSH/GSSG)比值，提升過(guò)氧化氫酶(catalase，CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)等抗氧化酶活性，減輕膿毒癥小鼠的臟器損傷；吳孟嬌等[46]的研究表明虎杖苷可通過(guò)抑制iNOS mRNA表達(dá)，減少NO 產(chǎn)生和谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶-A1(glutathione S-transferase A1，GSTA1)分泌，顯著減輕膿毒癥小鼠近端腎小管損傷。

Kelch 樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1)、NF-E2 相關(guān)因子 2 (nuclear erythroid 2-related factor 2, Nrf2) 和抗氧化響應(yīng)元件 (antioxidant response element, ARE)組成的Keap1/Nrf2/ARE 信號(hào)通路是細(xì)胞內(nèi)重要的抗氧化應(yīng)激調(diào)控通路[47]，Wang 等[48]和 Li 等[49]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和虎杖苷均可通過(guò)增強(qiáng)Nrf2 活性， 促進(jìn)血紅素加氧酶1(hemeoxygenase-1，HO-1)和谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate cysteine ligase，GCL)表達(dá)，減輕膿毒癥氧化應(yīng)激損傷。

虎杖的改善細(xì)胞連接作用

微血管內(nèi)皮屏障改變后導(dǎo)致的血管滲漏與膿毒癥器官功能障礙與高死亡率相關(guān)。 內(nèi)皮屏障主要由黏著連接(adherens junction，AJ)、緊密連接(tight junction，TJ)及兩者與肌動(dòng)蛋白(actin)骨架[β 連環(huán)蛋白(β-catenin)、p120 和斑珠蛋白(plakoglobin)]相互作用構(gòu)成。 血管內(nèi)皮細(xì)胞AJ 主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞上皮鈣黏素 (E-cadherin)、β 連環(huán)蛋白和肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架構(gòu)成。膿毒癥時(shí)，LPS 通過(guò)抑制SIRT3 介導(dǎo)SOD2去乙?；碳ぞ€粒體產(chǎn)生大量ROS，導(dǎo)致上皮鈣黏素與β連環(huán)蛋白解離，AJ 破壞，內(nèi)皮通透性增高[50]。 Wu 等[50]發(fā)現(xiàn)虎杖苷可激活SIRT3，介導(dǎo)SOD2 的去乙酰化，減少ROS 產(chǎn)生，穩(wěn)定內(nèi)皮AJ，通過(guò)保護(hù)內(nèi)皮通透性改善膿毒癥小鼠預(yù)后。

腸道機(jī)械屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為上皮細(xì)胞間的TJ， 閉鎖小帶蛋白1(zonula occludens protein 1，ZO-1)和閉鎖蛋白(occludin)是腸上皮TJ 的2 個(gè)重要結(jié)構(gòu)蛋白[51]。 上皮細(xì)胞及TJ構(gòu)成了腸道物理屏障， 該屏障的破壞參與了膿毒癥MODF的發(fā)病過(guò)程，研究表明膿毒癥大鼠結(jié)腸組織中ZO-1 和閉鎖蛋白的mRNA 及蛋白表達(dá)水平下降，腸上皮TJ 減少，腸道通透性增加[52]。 Li 等[53]發(fā)現(xiàn)大黃素可通過(guò)調(diào)控腸黏膜ZO-1及閉鎖蛋白表達(dá)， 增強(qiáng)腸黏膜屏障功能， 從而減少細(xì)菌移位，改善膿毒癥所致的大鼠胃腸道功能失調(diào)。

星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)分泌基質(zhì)金屬蛋白酶9 (matrix metallopeptidase 9，MMP-9) 導(dǎo)致腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞間TJ 破壞，血腦屏障通透性增加[54]，是膿毒癥腦病(sepsis associated encephalopathy，SAE)發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。劉新強(qiáng)等[55]的研究表明白藜蘆醇可能通過(guò)抑制大腦星形膠質(zhì)細(xì)胞MMP-9 表達(dá)，降低血腦屏障通透性，改善SAE 大鼠預(yù)后。

虎杖的抗細(xì)胞凋亡作用

膿毒癥會(huì)誘發(fā)脾臟、胸腺、淋巴結(jié)、內(nèi)皮細(xì)胞、上皮細(xì)胞等器官免疫細(xì)胞廣泛凋亡， 免疫細(xì)胞 (B 淋巴細(xì)胞、CD4+T淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等)大量丟失，極大增加患者發(fā)生繼發(fā)性感染和院內(nèi)感染的風(fēng)險(xiǎn)[7]。 研究表明膿毒癥時(shí)機(jī)體可產(chǎn)生大量RNS 和ROS， 導(dǎo)致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondria permeability transition pore，mPTP)呈持續(xù)高通透狀態(tài)，細(xì)胞色素C(cytochrome C，Cyt C)由此進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，激活胱天蛋白酶(caspase)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，引起細(xì)胞凋亡[56]。Wu 等[50]發(fā)現(xiàn)虎杖苷可通過(guò)激動(dòng)SIRT3， 促進(jìn)親環(huán)蛋白D(cyclophilin D，CypD)去乙酰化，降低 mPTP 通透性，發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡的 作 用[50]；Liu 等[57]和 An 等[58]發(fā) 現(xiàn) 白 藜 蘆 醇 能 通 過(guò) 激 活SIRT1 抑制膿毒癥誘導(dǎo)的大鼠心肌細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞凋亡，減輕膿毒癥大鼠臟器損傷。

膿毒癥仍然是全世界非常普遍、 費(fèi)用昂貴和致命的問(wèn)題，作為涉及到多個(gè)系統(tǒng)功能紊亂的全身性疾病，其發(fā)病機(jī)制及新治療方法仍是臨床研究的熱點(diǎn)。 近年來(lái)膿毒癥結(jié)局得到顯著改善， 主要得益于早期快速識(shí)別和集束化治療理念(足量液體復(fù)蘇、使用有效抗菌藥物等)的推廣。 迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)治療膿毒癥的特效藥物，許多新治療方法和藥物在臨床試驗(yàn)中均以失敗告終。 虎杖含有多種有效成分，目前針對(duì)蒽醌類(大黃素、大黃酸、大黃酚)和二苯乙烯類(虎杖苷、白藜蘆醇)的研究較多，這些有效成分可在膿毒癥治療中發(fā)揮重要作用，能調(diào)控 TLR-4、MyD88、NF-κB、PI3K/AKT、AKT/mTOR、SIRT1 等多種與炎癥反應(yīng)相關(guān)的關(guān)鍵信號(hào)分子，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞向特定的抗炎表型分化，通過(guò)減少炎癥因子表達(dá)或促進(jìn)抗炎因子產(chǎn)生發(fā)揮抗炎作用； 能調(diào)節(jié)特定組織中iNOS 和NO 濃度以及Keap1/Nrf2/ARE 信號(hào)通路，產(chǎn)生顯著的抗氧化作用；能通過(guò)激活SIRT3，調(diào)控ZO-1、閉鎖蛋白及MMP-9 等蛋白等表達(dá)， 改善細(xì)胞連接； 能通過(guò)激活SIRT3 發(fā)揮抗細(xì)胞凋亡作用。 虎杖的其他有效成分如黃酮類、香豆素以及脂肪酸類對(duì)膿毒癥是否也有治療作用，尚有待進(jìn)一步研究證實(shí)。 膿毒癥的發(fā)病機(jī)制涉及多條信號(hào)通路，虎杖的已知有效成分能否通過(guò)調(diào)節(jié)這些信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子對(duì)膿毒癥產(chǎn)生治療作用仍然是主要的基礎(chǔ)研究方向。此外，隨著中醫(yī)中藥越來(lái)越被重視，作為一味經(jīng)典中藥材，虎杖與其他中藥材依據(jù)中醫(yī)辯證思想組成特定方劑， 用于膿毒癥的防治也將成為重要臨床研究方向。