小檗堿對膿毒癥作用機(jī)制的研究進(jìn)展

王菲 綜述王日興 審校

海南醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院急診科，海南海口 570311

膿毒癥是指由于感染而導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)綜合征以及宿主對感染的反應(yīng)調(diào)節(jié)異常，最終引起威脅生命的器官功能障礙[1]。隨著膿毒癥的發(fā)生發(fā)展，其治療也成為了研究熱點(diǎn)，包括抗生素、中藥、復(fù)蘇策略等。可是，卻很少有完全針對膿毒癥治療的藥物確定，結(jié)果膿毒癥死亡率直線上升，也成為最常見的死亡疾病，每年的報(bào)告均表示膿毒癥及其器官功能衰竭是住院患者死亡的主要原因[2]，故膿毒癥的發(fā)生發(fā)展、發(fā)病機(jī)制及治療的研究始終處于臨床基礎(chǔ)研究的重要地位。

機(jī)體所產(chǎn)生的炎癥反應(yīng)是膿毒癥最重要發(fā)生機(jī)制之一，病原體侵入機(jī)體時(shí)最終都會被先天免疫系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)，從而產(chǎn)生炎癥，而炎癥也是先天免疫最早反應(yīng)之一。伴隨著炎性細(xì)胞因子的釋放，同時(shí)誘導(dǎo)新的細(xì)胞因子的產(chǎn)生和釋放[3]，當(dāng)炎癥反應(yīng)被放大和調(diào)節(jié)失調(diào)時(shí)，就會產(chǎn)生細(xì)胞因子風(fēng)暴，過度的炎癥導(dǎo)致膿毒癥，從而引起先天免疫激活[4]。膿毒癥先天免疫的激活是可通過模式識別受體(PRR)進(jìn)行的，包括膜結(jié)合的Toll樣受體(TLRs)、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(NLRs)、視黃酸誘導(dǎo)基因Ⅰ樣受體(RLRs)、C型凝集素受體(CLRs)。研究最多的是TLRs,尤其是TLR4，而TLR4屬于Toll樣受體之一，被鑒定為脂多糖(LPS)的受體[5]。脂多糖(LPS)存在于革蘭陰性菌外膜，屬于重要成分之一，能誘導(dǎo)發(fā)生嚴(yán)重膿毒癥或膿毒癥休克。有研究證實(shí)巨噬細(xì)胞中TLR4觸發(fā)的信號傳導(dǎo)機(jī)制在膿毒癥發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色[6]。TLRs與配體之間的相互作用是通過TIR結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)的，從而激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)、p38絲裂原活化蛋白激酶(P38-MAPK)、核因子-κB(NF-κB)信號通路，隨后是炎癥因子的產(chǎn)生[7]，分泌促炎因子TNF-α、IL-6以及低水平或無水平IL-12，同時(shí)刺激分泌高水平抗炎因子IL-10[8]，進(jìn)一步表明巨噬細(xì)胞在膿毒癥的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色。另一方面，研究證實(shí)早期階段膿毒癥患者會產(chǎn)生大量促炎因子，引起炎癥反應(yīng)，使得膿毒癥加重，但是，同時(shí)通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)，抗炎細(xì)胞因子大量釋放，其對炎性介質(zhì)及炎癥發(fā)展均有抑制作用，從而抑制過度炎癥[9]?？寡滓蜃幼鳛槟摱景Y發(fā)生過程中的保護(hù)劑，其治療膿毒癥及其作用機(jī)制也成為研究熱點(diǎn)之一，但抗炎因子作為臨床治療仍存在爭議。小檗堿是從中草藥中分離出來的生物活性堿，屬于中藥黃連主要成分之一，具有多種藥理作用，比如抗氧化劑[10]、抗炎、抗微生物[11]、降血脂[12]、降血糖[13]等，同時(shí)有治療子宮內(nèi)膜癌的潛在作用[14]。本綜述簡要回顧小檗堿給藥對膿毒癥發(fā)生發(fā)展過程中的影響，最后，討論小檗堿治療膿毒癥的臨床相關(guān)性。

1 小檗堿在膿毒癥所導(dǎo)致部分器官損傷中的應(yīng)用

1.1 小檗堿與膿毒癥小腸損傷腹腔內(nèi)感染是一種常見而復(fù)雜的臨床情況，可導(dǎo)致腸道屏障功能障礙、全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)、組織損傷、多器官功能障礙綜合征等多種危及生命的疾病。鹽酸小檗堿是中藥黃連的天然提取物，已被廣泛應(yīng)用于治療各種胃腸道疾病，迄今為止臨床研究中尚未報(bào)道任何毒性作用[15]，還能有效改善患者炎癥水平而無不良反應(yīng)。膿毒癥引起多個(gè)器官障礙，并且伴隨多臟器損害時(shí)有活化的中性粒細(xì)胞浸潤，國內(nèi)學(xué)者已證實(shí)小檗堿對內(nèi)毒素血癥小鼠腸道損害的保護(hù)作用機(jī)制，研究結(jié)果顯示小檗堿可抑制TLR4-NF-κB-MIP-2通路從而減輕脂多糖所誘導(dǎo)的腸道損傷，并且能夠減少膿毒癥引起的中性粒細(xì)胞浸潤，而僅用育亨賓并不能預(yù)防脂多糖引起的腸道損傷[16]。小檗堿(30 mg/kg)預(yù)處理可通過提高超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性，降低(MDA)和一氧化氮(NO)的水平，抑制TLR4和NF-κB的表達(dá)，這也表明一定劑量的小檗堿能與氧化/抗氧化相關(guān)介質(zhì)相互作用來調(diào)節(jié)膿毒癥炎癥反應(yīng)，從而減輕內(nèi)毒素血管內(nèi)皮損傷，減少外周血中下游炎癥分子的過量產(chǎn)生，降低腸組織損傷程度提高內(nèi)毒素血癥小鼠存活率，但高劑量(120 mg/kg)的小檗堿對預(yù)防腸道損傷和提高SOD和GSH-Px活性均無明顯作用[17]。NLRs是細(xì)胞溶質(zhì)模式識別受體，在腸黏膜的保護(hù)及穩(wěn)態(tài)中扮演著非常重要的角色[18]，小檗堿的保護(hù)作用可能獨(dú)立于NLRs途徑，但目前的研究結(jié)果不能立即排除小檗堿影響該信號通路下游分子表達(dá)的可能性。而已有研究可能通過TLR通路減少了敗血癥期間腸黏膜中的細(xì)胞死亡，降低腸黏膜通透性[19]。除此之外，腸黏膜屏障還與鋅的分布有關(guān)，膿毒癥所引起的腸黏膜屏障損傷，可以通過小檗堿誘導(dǎo)Zrt-Irt-like蛋白14(ZIP14)并影響鋅的重新分布[20]，而減輕血漿內(nèi)毒素水平及低鋅血癥，增加了腸黏膜中鋅的積累和ZIP14 mRNA的表達(dá)，從而抑制膿毒癥中腸屏障損傷。目前小檗堿在降脂和胰島素抵抗中的作用機(jī)制尚不完全清楚，但可能的機(jī)制之一與它對胃腸道菌群的作用有關(guān)[21]。代謝內(nèi)毒素血癥的發(fā)展強(qiáng)烈依賴于腸道細(xì)菌和腸道細(xì)菌介導(dǎo)的腸道上皮的完整性[22]，國外文獻(xiàn)更多是關(guān)于小檗堿對于膿毒癥所引起的腸道菌群紊亂的作用機(jī)制研究。通過對小檗堿(BBR)施用對腹膜內(nèi)大腸桿菌誘發(fā)敗血性死亡的體內(nèi)影響的研究，最終得出小檗堿給藥的效果與免疫學(xué)改變有關(guān)，免疫學(xué)改變以CD4+和CD8+淋巴細(xì)胞群的變化以及IL-6和TNF-α的產(chǎn)生為代表，同時(shí)強(qiáng)調(diào)了小檗堿作為膿毒癥治療上抗生素佐劑的益處[23]，可以單用或與其他療法聯(lián)合使用，可以成為一種新的科研研究方向及治療策略，恢復(fù)內(nèi)毒素血癥的正常腸道功能。

1.2 小檗堿與膿毒癥心血管損傷膿毒癥心血管疾病是嚴(yán)重膿毒癥和膿毒癥休克最常見并發(fā)癥，目前已有證據(jù)證實(shí)天然中藥是膿毒癥心血管損害治療的有效成分。膿毒癥心肌病是膿毒癥心血管疾病中最常見的，是膿毒癥患者中一種逐漸被認(rèn)可的短暫或可逆的心功能障礙形式[24]。有報(bào)道小檗堿可以提高敗血性小鼠的存活率并抑制炎癥，并且逆轉(zhuǎn)鈣循環(huán)損害，且能使脂多糖所誘導(dǎo)的心臟收縮功能損害得到有效改善[25]，但仍不清楚對于膿毒癥心肌病(SCM)的保護(hù)作用機(jī)制。有研究通過建立膿毒癥心肌模型，表明小檗堿可能通過減輕LPS誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞腫脹監(jiān)測心臟血流動(dòng)力學(xué)，提高舒張功能和改善心臟功能，并且還可能刺激心肌收縮，對敗血癥性心肌病具有保護(hù)作用。但仍需要進(jìn)一步研究評估小檗堿是否通過調(diào)節(jié)其他機(jī)制(例如，心肌線粒體動(dòng)力學(xué))來減輕SCM，小檗堿靶向線粒體的病理生理機(jī)制及治療策略仍存在爭議[26]。國外已有學(xué)者在已經(jīng)患有心血管疾病的患者中采用小檗堿，其具有減輕內(nèi)皮炎癥的能力[27]，Kexin樣前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草桿菌蛋白酶家族的第9個(gè)成員(PCSK9)主要是作用于肝細(xì)胞上的低密度脂蛋白受體，主要參與脂質(zhì)代謝，屬于一種酶原[28]。BROWN等[29]回顧了PCSK-9在炎癥和疾病中的新興作用，其可能是心血管疾病治療的最新潛在靶點(diǎn)，而小檗堿在多項(xiàng)研究中被觀察到具有PCSK9抑制活性，且已被證明可通過降低甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-2(SREBP-2)和肝細(xì)胞核因子1(HNF1α)轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致PCSK9轉(zhuǎn)錄水平顯著下降[30]，可改善血管健康。這一發(fā)現(xiàn)也表明小檗堿在膿毒癥心血管損害上運(yùn)用的可能。

1.3 小檗堿與膿毒癥肺部損傷膿毒癥引起的嚴(yán)重組織損傷中，急性肺損傷也是其中之一，不管膿毒癥是從哪個(gè)器官開始的，肺通常是最先衰竭的[31]，其演變過程中炎癥因子的釋放加重肺損傷的程度，肺損傷的一個(gè)共同特征是廣泛存在于血管內(nèi)和肺泡內(nèi)纖維蛋白沉積導(dǎo)致氣體交換受損，故纖維蛋白沉積是其嚴(yán)重炎癥的重要特征[32]。已證實(shí)炎癥和凝血的作用是相互的，并不是單向存在的關(guān)系[33]，組織因子(TF)能夠啟動(dòng)血液凝固過程，但只有在血管壁完整性遭到破壞時(shí)才會暴露于循環(huán)血液中，故抑制組織因子途徑可能成為小檗堿治療急性肺損傷的機(jī)制之一[34]。同時(shí)有報(bào)道LPS誘導(dǎo)膿毒癥模型中，小檗堿能夠降低其肺W/D比值(濕干重比值)[35]，減輕LPS引起的肺水腫。

1.4 小檗堿與膿毒癥腎臟損傷急性腎損傷(AKI)也出現(xiàn)在嚴(yán)重膿毒癥的早期階段，甚至在沒有心排血量受損的情況下，以及在沒有明顯全身癥狀的較輕的感染性疾病中[36]。膿毒癥在AKI的促成因素中占據(jù)重要地位，由于AKI的發(fā)生使得膿毒癥死亡率增加6～8倍[37]，然而，膿毒癥相關(guān)急性腎損傷(SA-AKI)的潛在機(jī)制尚未完全闡明。已證實(shí)過度炎癥反應(yīng)、腎內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)改變、凝血功能障礙、微血管內(nèi)皮功能障礙和腎小管上皮細(xì)胞(TEC)損傷都與此過程有關(guān)[38]，并且線粒體穩(wěn)態(tài)的破壞是AKI腎功能障礙的重要因素。盡管對全腎血流量(RBF)的作用存在廣泛爭議，膿毒癥對人類RBF的影響也尚不清楚，但有報(bào)道稱膿毒癥誘導(dǎo)的AKI的發(fā)生并不排除RBF狀態(tài)降低[39]，相反，在心排出量保持或增多時(shí)RBF增加，而心排量減少時(shí)RBF減少[40]，而小檗堿給藥在膿毒癥相關(guān)AKI腎血流方面的影響不是完全清楚。最近有研究證實(shí)，小檗堿還可抑制NOS2(一氧化氮合酶)，利用氧化應(yīng)激協(xié)助巨噬細(xì)胞對膿毒癥相關(guān)AKI有保護(hù)作用[41]。

2 小檗堿與炎癥激活相關(guān)機(jī)制

嚴(yán)重膿毒癥和感染性休克是侵襲性感染引起的全身炎癥反應(yīng)[42]，脂多糖(LPS)是一種眾所周知的膿毒癥誘導(dǎo)子。LPS激活TLR4受體，從而促進(jìn)巨噬細(xì)胞中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)、環(huán)氧化酶2(COX-2)、組織因子(TF)和一系列促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的表達(dá)，過量的LPS觸發(fā)了與膿毒癥病理相關(guān)的細(xì)胞因子風(fēng)暴。LI等[43]對膿毒癥小鼠給藥小檗堿，結(jié)果顯示了血漿TNF-α，IFN-γ和NO的水平降低，但并未抑制內(nèi)毒素小鼠的血漿IL-12的水平。國外也有研究小檗堿在THP-1(人單核細(xì)胞)中的影響，治療后IL-12在所有分組中無顯著變化[44]。國內(nèi)最新研究證實(shí)小檗堿可通過抑制NF-κB信號傳導(dǎo)激活，抑制TNF-α、白介素-1β和IL-6的表達(dá)，但是否通過其他機(jī)制尚還在研究，進(jìn)一步強(qiáng)烈支持小檗堿可以作為單一藥物或有希望的佐劑，與其他藥物一起用于敗血癥患者的治療[45]，為研究膿毒癥機(jī)制提供了新的思路。此外，已有研究證實(shí)小檗堿有抗炎活性(抑制IL-6的釋放)[46]，通過AMPK刺激下調(diào)巨噬細(xì)胞的促炎反應(yīng)[47]，如單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、iNOS和COX-2。早期膿毒癥患者不僅引起促炎因子的釋放，還能通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)產(chǎn)生大量抗炎因子，IL-10是一種具有多種免疫調(diào)節(jié)作用的抗炎細(xì)胞因子，可以下調(diào)Th1細(xì)胞因子和巨噬細(xì)胞的共刺激分子，并能抑制IL-12等多種促炎細(xì)胞因子的表達(dá)[48]?？寡滓蜃覫L-10可能在一定程度上減輕敗血性小鼠中性粒細(xì)胞組織浸潤和多器官損傷，并且在治療器官損傷上有一定程度緩解。而IL-33作為IL-1細(xì)胞因子家族的一員，自發(fā)現(xiàn)以來引起了研究者的廣泛關(guān)注[49]，小檗堿處理降低了IL-33誘導(dǎo)的細(xì)胞因子分泌，抑制了IL-33介導(dǎo)的p38磷酸化，并降低了NF-κB轉(zhuǎn)錄[50]。這可能提示小檗堿能通過抑制促炎因子和上調(diào)抗炎因子的釋放來改善膿毒癥小鼠生存率，為今后膿毒癥的輔助治療及聯(lián)合藥物治療開辟新的研究。

3 總結(jié)與展望

國內(nèi)外在小檗堿對于膿毒癥治療的研究很多，其發(fā)病機(jī)制及治療的研究始終處于臨床基礎(chǔ)研究的重要地位。伴隨著許多藥理作用，小檗堿能夠抗病原微生物、降血糖、保護(hù)心腦血管等，尤其在膿毒癥的治療上，更是發(fā)揮了藥理作用，改善器官功能障礙，對膿毒癥病情的進(jìn)一步惡化發(fā)揮著一定的作用。但是抑菌作用始終是微弱的，其應(yīng)用范圍還是有一定局限，對于膿毒癥治療還不是絕對的，其許多藥理作用還處于研究階段。目前其他藥物聯(lián)合小檗堿治療是否增加該藥物的藥理作用仍還在探索，已有研究證實(shí)小檗堿對于膿毒癥促炎因子的釋放有抑制作用，但由于機(jī)體負(fù)反饋調(diào)節(jié)，抗炎因子也會大量分泌，而小檗堿不易溶于水，故其藥理作用及作用機(jī)制極其復(fù)雜，仍需要全面的探討小檗堿在膿毒癥中的分子機(jī)制。這為膿毒癥患者臨床治療提供了新的方向，為探索改善膿毒癥的預(yù)后也提供了新思路，臨床應(yīng)進(jìn)一步確認(rèn)小檗堿的治療效果，探討小檗堿對于膿毒癥的保護(hù)作用機(jī)制。