右美托咪定對膿毒癥時(shí)巨噬細(xì)胞影響的研究進(jìn)展

王 滔 邱思遙 馬興龍 溫建立

《第三版膿毒癥與感染性休克定義的國際共識》將膿毒癥定義為感染引起宿主反應(yīng)失調(diào),導(dǎo)致危及生命的器官功能損害的癥候群,是一個(gè)高病死率的臨床綜合征[1]。一項(xiàng)多中心研究顯示，全球每年有高達(dá)3100萬例膿毒癥患者，其中包括1940萬例嚴(yán)重膿毒癥，約600萬例死亡[2]。膿毒癥的發(fā)病機(jī)制未明，宿主在膿毒癥發(fā)生后的免疫功能變化是影響預(yù)后的重要原因，無論在先天性免疫或適應(yīng)性免疫過程中，巨噬細(xì)胞在機(jī)體受到感染時(shí)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。右美托咪定(dexmedetomidine，DEX)為高選擇性的α2受體激動藥物，除了鎮(zhèn)靜和鎮(zhèn)痛作用外，還具有降低患者病死率、器官保護(hù)等作用，基礎(chǔ)研究也表明DEX具有抗炎、抗凋亡、抑制氧化應(yīng)激以及器官保護(hù)的作用。近期研究顯示，DEX對炎癥條件下的巨噬細(xì)胞功能產(chǎn)生了一定的影響，在膿毒癥免疫機(jī)制中發(fā)揮重要作用。本文就DEX對膿毒癥時(shí)巨噬細(xì)胞抗炎作用的影響及作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

一、膿毒癥時(shí)巨噬細(xì)胞的變化

巨噬細(xì)胞是機(jī)體免疫細(xì)胞的重要組成部分，具有分泌炎性細(xì)胞因子、趨化、吞噬、調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)和殺滅微生物等作用。膿毒癥發(fā)生時(shí)，巨噬細(xì)胞可以通過Toll樣受體(toll-like receptors,TLR-4)識別，從而激活先天性免疫。與此同時(shí)T、B淋巴細(xì)胞通過細(xì)胞受體特異性識別抗原遞呈細(xì)胞(APC)遞呈的T、B淋巴細(xì)胞抗原表位，識別抗原后的T、B淋巴細(xì)胞在協(xié)同刺激分子參與下，發(fā)生活化、增殖、分化產(chǎn)生效應(yīng)細(xì)胞，最后可由參與適應(yīng)性免疫的巨噬細(xì)胞吞噬及清除。組織中巨噬細(xì)胞大多來自卵黃囊或胚胎造血干細(xì)胞，它能根據(jù)微環(huán)境的改變而做出變型，即M1型(經(jīng)典激活)或者M(jìn)2型(替代激活)。M1型巨噬細(xì)胞主要由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)和(或)干擾素γ(interferon γ，IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor α，TNF-α)等細(xì)胞因子誘導(dǎo)活化。M2型巨噬細(xì)胞主要由IL-4、轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、免疫復(fù)合物等誘導(dǎo)活化。M1型巨噬細(xì)胞具有釋放促炎性細(xì)胞因子，抑制組織周圍的細(xì)胞增殖，導(dǎo)致組織損傷，M2型巨噬細(xì)胞則釋放抗炎性細(xì)胞因子，幫助細(xì)胞增殖，促進(jìn)傷口愈合和組織修復(fù)[3]。巨噬細(xì)胞的M1型和M2型在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)換，使已分化巨噬細(xì)胞的“再極化”，從而發(fā)揮相應(yīng)的功能。正所謂“火車跑得快，全靠車頭帶”，巨噬細(xì)胞持續(xù)監(jiān)測機(jī)體免疫防御，需要不斷的能量供給才能持續(xù)。在正常生理?xiàng)l件下，巨噬細(xì)胞以葡萄糖氧化磷酸化作為其能量需求的主要代謝途徑。膿毒癥發(fā)生時(shí)，機(jī)體缺氧發(fā)作導(dǎo)致糖酵解途徑紊亂，巨噬細(xì)胞極化為M1型或M2型失衡對機(jī)體產(chǎn)生不利影響，其代謝發(fā)生應(yīng)激性改變，影響炎性反應(yīng)和免疫系統(tǒng)的功能。

在膿毒癥過度炎性反應(yīng)期，巨噬細(xì)胞內(nèi)與糖酵解的相關(guān)基因表達(dá)增強(qiáng)，在免疫耐受期，糖酵解水平則下降。研究顯示，LPS刺激巨噬細(xì)胞后，雷帕霉素靶蛋白和低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)表達(dá)增加，能促進(jìn)糖酵解相關(guān)基因表達(dá)，還能增加6-磷酸果糖-2-激酶表達(dá)，從而促進(jìn)有氧糖酵解[4]。LPS 激活巨噬細(xì)胞后，誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)增加，線粒體電子傳遞鏈部分靶蛋白的活性下降，從而抑制三羧酸循環(huán)循環(huán)和氧化磷酸化[5]。巨噬細(xì)胞代謝發(fā)生改變后，其代謝中間產(chǎn)物對免疫細(xì)胞功能的產(chǎn)生影響。在膿毒癥小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)[6]，通過預(yù)防HIF-1α的增加，可能調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞中有害的免疫代謝，成為膿毒癥免疫治療的一種新思路。

自噬是機(jī)體清除細(xì)胞內(nèi)功能異常的細(xì)胞器、病原體、錯(cuò)誤折疊或聚集的蛋白質(zhì)等有害物質(zhì)的重要途徑，是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)主要機(jī)制之一。研究表明，自噬可調(diào)控炎性細(xì)胞因子的釋放，自噬減少將促進(jìn)炎性反應(yīng)并導(dǎo)致細(xì)胞死亡[7]。巨噬細(xì)胞自噬的增強(qiáng)，可通過負(fù)向調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞異常激活，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化分型，減少炎性小體激活和炎性細(xì)胞因子釋放，影響巨噬細(xì)胞凋亡等方式發(fā)揮保護(hù)作用，它的水平在一定程度上決定了膿毒癥的發(fā)展和預(yù)后。

膿毒癥發(fā)生時(shí)，巨噬細(xì)胞的極化與代謝、自噬等彼此緊密相關(guān)。糖代謝為巨噬細(xì)胞分型及自噬提供能量促進(jìn)消除病原菌，自噬水平則隨著巨噬細(xì)胞表型的變化而變化，降低全身炎性反應(yīng)。進(jìn)一步了解巨噬細(xì)胞在膿毒癥中的功能變化及機(jī)制，通過針對巨噬細(xì)胞功能的干預(yù)可能成為膿毒癥的治療新方法。

二、右美托咪定對巨噬細(xì)胞抗炎活性的影響

1.調(diào)控巨噬細(xì)胞炎性細(xì)胞因子水平：膿毒癥的特點(diǎn)是宿主感染后廣泛的炎癥，從而產(chǎn)生細(xì)胞炎性細(xì)胞因子風(fēng)暴。細(xì)胞炎性細(xì)胞因子過度激活最終引起全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，炎性細(xì)胞因子的水平在一定程度上影響膿毒癥發(fā)展與預(yù)后。在膿毒癥期間，眾多促炎性細(xì)胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α等發(fā)揮重要作用，與患者的預(yù)后緊密聯(lián)系。已有研究報(bào)道，在膿毒血癥期間的死亡患者IL-1β水平高于存活者，TNF-α與感染的嚴(yán)重程度相關(guān)，這一定程度上表明高水平IL-1β和TNF-α與膿毒癥預(yù)后呈負(fù)相關(guān)[8]。在小鼠的體外研究表明DEX可顯著減少LPS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分泌的促炎性細(xì)胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-8[9]。Meng等[10]研究發(fā)現(xiàn)，DEX可以顯著抑制LPS誘導(dǎo)的小鼠骨髓源性巨噬細(xì)胞后IL-1β、TNF-α和IL-6的上調(diào)，從而緩解全身炎性反應(yīng)。Yu等[11]研究證實(shí)了DEX有降低小鼠模型中細(xì)胞炎性細(xì)胞因子IL-1β水平的作用。Ding等[12]研究表明，DEX可以降低小鼠模型創(chuàng)傷性腦損傷中IL-1β、TNF-α和IL-6等炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平。高遷移率組蛋白B1(high mobility group B1,HMGB1)同樣是一種關(guān)鍵的促炎性細(xì)胞因子，其在膿毒癥晚期的水平與膿毒癥患者的病死率密切相關(guān)。Kim等[13]研究了DEX對LPS注射后的大鼠脾細(xì)胞分泌HMGB1的影響，注射LPS中HMGB1含量顯著增高，而DEX組的HMGB1含量降低。DEX對巨噬細(xì)胞炎性細(xì)胞因子的抑制作用，部分可能是其在膿毒癥中發(fā)揮抗炎作用?，F(xiàn)研究已顯示,使用單種炎性細(xì)胞因子拮抗劑并不會改善膿毒癥患者預(yù)后，但通過干預(yù)整體細(xì)胞因子的水平，可能會改善膿毒癥的預(yù)后。目前認(rèn)為巨噬細(xì)胞通過抑制多種炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平，發(fā)揮降低患者病死率、器官保護(hù)等作用。

2.影響巨噬細(xì)胞極化：M1/M2型標(biāo)志物與膿毒癥的發(fā)展和預(yù)后有著緊密的關(guān)系，M1型巨噬細(xì)胞主要是在膿毒癥的早期進(jìn)展中起重要作用，IFN-γ可以抑制巨噬細(xì)胞向M1型的轉(zhuǎn)化。Chen等[14]研究表明，在研究細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞中IFN-γ分泌實(shí)驗(yàn)中，DEX能降低培養(yǎng)基中IFN-γ蛋白表達(dá)水平。Liu等[15]對大鼠產(chǎn)后出血致多器官功能障礙綜合征模型研究發(fā)現(xiàn)，DEX能降低IFN-γmRNA表達(dá)水平。該項(xiàng)研究提示DEX可能通過降低IFN-γ表達(dá)水平,影響巨噬細(xì)胞的極化，從而發(fā)揮抗炎性反應(yīng)的作用。分化抗原簇86(cluster of differentiation 86,CD86)是激活M1型巨噬細(xì)胞釋放細(xì)胞炎性細(xì)胞因子的重要標(biāo)記蛋白，在膿毒癥早期，可使巨噬細(xì)胞增加抗原遞呈能力[16]。Zhou等[17]報(bào)道顯示，DEX能降低CD86陽性細(xì)胞的數(shù)量，抑制向M1型巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。M2型巨噬細(xì)胞特征表達(dá)標(biāo)志物為精氨酸酶1(mrginase-1,Arg1)、甘露糖受體(mannose receptor1、Mrc1或CD206)和IL-10等。Gao等[18]研究表明，DEX通過α2腎上腺素能受體信號介導(dǎo)，使M2型標(biāo)志物Arg1和CD206的轉(zhuǎn)錄水平增加。Shen等[19]研究發(fā)現(xiàn)，DEX可以提高抗炎性細(xì)胞因子IL-10的蛋白水平，間接穩(wěn)定M2型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的抗炎性反應(yīng)，并證實(shí)DEX能降低肺泡中M1型巨噬細(xì)胞的數(shù)量，抑制M1表型。通過上述的研究顯示，DEX通過抑制M1型巨噬細(xì)胞極化、促進(jìn)M2型極化，減少炎性細(xì)胞因子的釋放及多臟器損傷。

3.改變巨噬細(xì)胞代謝：膿毒癥時(shí)細(xì)胞能量代謝對免疫細(xì)胞功能的產(chǎn)生重要影響，研究其作用機(jī)制及調(diào)控方式對于揭示膿毒癥病理生理機(jī)制意義重大。在糖代謝中，常規(guī)下的HIF-1α一般不表達(dá)，但可被LPS激活的巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)表達(dá)。當(dāng)LPS刺激巨噬細(xì)胞后，HIF-1α表達(dá)增加，促進(jìn)糖酵解相關(guān)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)有氧糖酵解，最終使炎性細(xì)胞因子表達(dá)增加(如IL-1β、TNF-α和HMGB-1)，激活全身炎性反應(yīng)致使多器官功能障礙[4]。Liu等[20]研究發(fā)現(xiàn)，髓系細(xì)胞中HIF-1α缺失可顯著降低巨噬細(xì)胞中TNF-α的表達(dá)。Meng等[10]研究發(fā)現(xiàn)，DEX通過抑制HIF-1α，降低LPS處理組中巨噬細(xì)胞中IL-1β、TNF-α和IL-6表達(dá)水平，表明HIF-1α的水平與炎性細(xì)胞因子的活性具有相關(guān)性。琥珀酸及谷氨酰胺作為糖代謝的重要中間產(chǎn)物，膿毒癥時(shí)糖代謝的改變可引起上述物質(zhì)增加。研究顯示琥珀酸和谷氨酰胺可直接或間接提高HIF-1α水平及穩(wěn)定性，促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[21]。目前為止，關(guān)于DEX對琥珀酸的作用研究并不明確?？紤]到谷氨酰胺和琥珀酸都與HIF-1α有必然聯(lián)系，因此，可以假設(shè)DEX可能通過抑制HIF-1α間接影響琥珀酸及谷氨酰胺，為巨噬細(xì)胞抗炎提供能量，這種假設(shè)需要大量實(shí)驗(yàn)研究來證明，研究DEX是否對琥珀酸和谷氨酰胺有直接作用，值得關(guān)注。

4.影響巨噬細(xì)胞自噬：巨噬細(xì)胞的自噬與相關(guān)的關(guān)鍵蛋白和信號通路有著緊密的關(guān)系，如JUN信號通路、PI3K/Akt信號通路及NF-κB信號通路等，對巨噬細(xì)胞自噬的活性有著重要的關(guān)系。DEX可通過多種對信號通路的影響，減少巨噬細(xì)胞的自噬。Meng等[22]和Zhao等[23]研究表明，DEX可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路來減輕LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷和減少自噬。Yang等[24]研究DEX調(diào)控自噬相關(guān)蛋白發(fā)現(xiàn)，經(jīng)LPS處理后LC3Ⅱ和beclin-1的表達(dá)水平降低，p62的表達(dá)增加，經(jīng)DEX干預(yù)后，LC3-Ⅱ/LC3和beclin-1表達(dá)顯著升高，p62表達(dá)降低。毛幸等[25]研究結(jié)果表明，DEX能通過抑制PI3K增強(qiáng)自噬，使beclin-1表達(dá)下調(diào)、p62表達(dá)上調(diào)，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值降低，從而減輕LPS致巨噬細(xì)胞炎性反應(yīng)。神經(jīng)細(xì)胞凋亡后，經(jīng)DEX處理可顯著下調(diào)beclin-1和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的mRNA和蛋白表達(dá)水平，抑制自噬發(fā)揮器官保護(hù)作用[26]。正常情況下，機(jī)體自噬水平較低，在應(yīng)激、炎癥及缺氧下會被刺激，增強(qiáng)機(jī)體防御功能，但過度的自噬則會使巨噬細(xì)胞自噬性死亡，增加炎性反應(yīng)。beclin-1、LC3及p62作為巨噬細(xì)胞自噬的重要標(biāo)記蛋白，在機(jī)體的自噬防御機(jī)制中發(fā)揮重要的作用已得到共識，通過以上研究表明，DEX能影響LPS誘導(dǎo)下三者表達(dá)的水平，但是否增強(qiáng)或抑制自噬并未得到共識，需進(jìn)一步研究。巨噬細(xì)胞自噬水平在膿毒癥不同時(shí)期變化較為復(fù)雜，DEX對自噬產(chǎn)生影響并發(fā)揮抗炎作用關(guān)鍵點(diǎn)的研究仍較少，如果準(zhǔn)確選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，通過使用DEX調(diào)控自噬水平，可能會有效降低膿毒癥病死率。

5.影響巨噬細(xì)胞的其他功能：巨噬細(xì)胞作為防御系統(tǒng)的第一道防線在膿毒癥中發(fā)揮著重要作用，特別是自身的遷移和吞噬作用。當(dāng)發(fā)生炎性反應(yīng)時(shí)，機(jī)體內(nèi)趨化因子能誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞遷移到感染部位，分泌炎性細(xì)胞因子加強(qiáng)局部炎性反應(yīng)。隨即巨噬細(xì)胞主動包裹病原體形成吞噬泡，與溶酶體結(jié)合成吞噬溶酶體，最終將異物降解排泄體外。在明確DEX具有抑制炎性細(xì)胞因子作用下，已有研究者進(jìn)一步開展了DEX是否影響巨噬細(xì)胞遷移和吞噬的研究，以尋找新的抗炎機(jī)制。解翔彬等[27]在LPS刺激小鼠腹腔巨噬細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，DEX不僅抑制了炎性細(xì)胞因子的釋放，還通過抑制巨噬細(xì)胞的遷移功能發(fā)揮抗炎作用。任海強(qiáng)等[28]研究表明，DEX在LPS刺激后可以濃度依賴性地抑制RAW264．7巨噬細(xì)胞的遷移功能，其機(jī)制可能為通過下調(diào)蛋白激酶Cζ進(jìn)而改變下游細(xì)胞骨架蛋白的活化來實(shí)現(xiàn)。吳珊等[29]研究顯示，RAW264.7巨噬細(xì)胞上有α2A腎上腺素受體，DEX可能通過α2A腎上腺素受體激活A(yù)kt通路，進(jìn)而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬功能。綜上所述，遷移和吞噬作為巨噬細(xì)胞發(fā)揮作用的重要方式，對其功能的調(diào)控能為調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)、免疫系統(tǒng)和組織修復(fù)提供可能性。雖然當(dāng)前已有部分研究表明DEX對兩者有影響，但相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究并開展不多，因此我們可進(jìn)一步研究DEX對兩者的作用機(jī)制，使其得到更多DEX的治療膿毒癥方法。

三、展 望

隨著醫(yī)學(xué)不斷的發(fā)展，膿毒癥作為全世界病死率最高的疾病之一，治療周期長、缺乏特異性，仍然是臨床醫(yī)生要克服的難題。DEX具有抗炎、抗凋亡、保護(hù)器官障礙安全有效的藥理作用，目前DEX已被用于膿毒癥治療，起到一定實(shí)質(zhì)性的抗炎效果。巨噬細(xì)胞作為參與機(jī)體炎性反應(yīng)中的重要成員之一，在膿毒癥中發(fā)揮著不可代替的作用。研究DEX對巨噬細(xì)胞抗炎活性的影響，探索DEX是否能影響巨噬細(xì)胞的其他功能以及作用機(jī)制,即進(jìn)一步針對巨噬細(xì)胞炎性細(xì)胞因子的釋放、代謝途徑、自噬的強(qiáng)弱及信號通路等，是對尋找更多治療膿毒癥的靶點(diǎn)有重要意義。