針對膿毒癥炎性反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行中藥防治的研究進(jìn)展*

閆中博綜述 張 楠 楊貫彤 郭亞雄 審校

膿毒癥是機(jī)體對感染反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致的一種急性器官功能障礙性疾病，其發(fā)病率高，成為患者致死的主要原因之一[1]。據(jù)估計(jì)，全球90%的感染死亡發(fā)生在亞洲和非洲；在因感染死亡的900萬新生兒和嬰兒病例中，約70%與膿毒癥有關(guān)[2]。在膿毒癥的整個(gè)發(fā)病過程中，炎癥反應(yīng)失衡是其發(fā)病的關(guān)鍵。機(jī)體對入侵病原體的急性反應(yīng)通常會導(dǎo)致巨噬細(xì)胞吞噬病原體并產(chǎn)生一系列促炎物質(zhì)，從而引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴并激活先天免疫系統(tǒng)[3]。先天性免疫和適應(yīng)性免疫在患者對膿毒癥的抗炎反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，急性炎癥反應(yīng)中以白細(xì)胞水平變化作為衡量膿毒癥全身狀態(tài)的評價(jià)指標(biāo)。膿毒癥誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡導(dǎo)致膿毒癥休克患者CD4、CD8細(xì)胞和自然殺傷(NK)細(xì)胞減少，從而導(dǎo)致機(jī)體的免疫抑制[4]。免疫細(xì)胞凋亡發(fā)生在脾臟、胸腺和腸相關(guān)淋巴組織中，腸上皮內(nèi)和固有層淋巴細(xì)胞丟失可促使細(xì)菌易位進(jìn)入體循環(huán)，從而使全身炎癥反應(yīng)持續(xù)并且易引起繼發(fā)性感染[5]。本文主要綜述膿毒癥中炎性反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制和傳統(tǒng)中醫(yī)藥在其中應(yīng)用的最新進(jìn)展，為今后中醫(yī)藥治療膿毒癥提供理論指導(dǎo)。

1 膿毒癥中炎癥反應(yīng)的發(fā)生機(jī)制

1.1 T細(xì)胞激活和相關(guān)炎性因子釋放

先天免疫系統(tǒng)直接激活樹突狀細(xì)胞然后激活T細(xì)胞?？乖蔬f細(xì)胞通過主要組織相容性復(fù)合體(MHC)分子將抗原呈遞給原始T細(xì)胞[6]。多因素Cox回歸分析顯示膿毒癥患者CD56+NK 細(xì)胞計(jì)數(shù)的增加與早期死亡風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。循環(huán)CD4+CD25+Foxp3+T調(diào)節(jié)性細(xì)胞的相對增加可能在淋巴細(xì)胞無反應(yīng)性和膿毒癥相關(guān)免疫抑制中發(fā)揮作用[7]。IL-7使抗凋亡分子BCL-2、外周血T細(xì)胞、血液循環(huán)中的CD4+和CD8+T細(xì)胞數(shù)量的增加。IFN-γ分泌減少、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子-5磷酸化受損和BCL-2水平下降，逆轉(zhuǎn)了膿毒癥誘導(dǎo)的T細(xì)胞功能缺陷[8]。而存在于腸內(nèi)和其它粘膜表面的γδT細(xì)胞識別入侵的病原體，并通過釋放IFN-γ、IL-17和各種趨化因子迅速產(chǎn)生先天免疫應(yīng)答。膿毒癥患者循環(huán)γδT細(xì)胞的數(shù)量顯著減少。腸黏膜中γδT細(xì)胞的丟失使病原體進(jìn)入血液循環(huán)或腹腔，使腸道病原體變得有侵襲性，引起繼發(fā)性感染[9]。程序性死亡分子-1(PD1)及其配體(PDL1)在膿毒癥患者的免疫細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和支氣管上皮細(xì)胞上廣泛表達(dá)。膿毒癥晚期患者調(diào)節(jié)性T細(xì)胞比例增加，PD-1或PDL1的產(chǎn)生增加。抑制PD1調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞(Treg)和骨髓源性抑制細(xì)胞受體表達(dá)上調(diào)，下調(diào)CD28和HLA-DR介導(dǎo)的激活途徑[10]。Treg細(xì)胞抗凋亡蛋白BCL-2的表達(dá)增加對膿毒癥誘導(dǎo)的凋亡具有更強(qiáng)的抵抗能力。Treg細(xì)胞增加對膿毒癥是有害的，并與效應(yīng)T細(xì)胞增殖功能下降有關(guān)[11]。

1.2 B細(xì)胞激活和相關(guān)炎性因子釋放

B細(xì)胞是骨髓產(chǎn)生的適應(yīng)性免疫細(xì)胞，在先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[12]。在抗原的作用下，原始B細(xì)胞激活、增殖并分化為分泌效應(yīng)抗體的漿細(xì)胞。與抗原相互作用后，B細(xì)胞分化為能夠產(chǎn)生兩條重鏈和兩條輕鏈組成的抗體的漿細(xì)胞。重鏈產(chǎn)生了 IgG、IgM、IgD、IgA和IgE五種免疫球蛋白。免疫球蛋白的重鏈和輕鏈在B細(xì)胞和漿細(xì)胞中產(chǎn)生和組裝[13]。感染因素去除后，一部分效應(yīng)B細(xì)胞形成記憶B細(xì)胞，當(dāng)再次遇到病原體時(shí)，記憶B細(xì)胞會急劇增殖[14]。膿毒癥時(shí)循環(huán)B細(xì)胞的表型和功能也發(fā)生顯著變化，抗原提呈細(xì)胞和Th細(xì)胞丟失，B細(xì)胞成熟受損，B細(xì)胞數(shù)量明顯減少[15]。在膿毒癥的前24h內(nèi)，抗原通過B細(xì)胞模式識別受體激活B細(xì)胞，使膿毒癥患者的血液循環(huán)B細(xì)胞數(shù)量顯著增加，產(chǎn)生天然抗體IgM使循環(huán)B細(xì)胞起到保護(hù)作用，B細(xì)胞的數(shù)量和IgM血漿水平與膿毒癥患者的存活率呈負(fù)相關(guān)[16]。嚴(yán)重膿毒癥幸存下來的患者在從最初的膿毒癥損傷至恢復(fù)后很長一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)免疫功能障礙和感染易感性增加，因此認(rèn)為出現(xiàn)這種情況與膿毒癥后B細(xì)胞功能障礙有關(guān)[17]。B細(xì)胞衰竭和功能障礙可影響調(diào)理素作用的發(fā)揮和病原體清除等。循環(huán)中輕鏈濃度的增加可能會與抗原-抗體或抗原-細(xì)胞相互競爭或干擾，影響免疫反應(yīng)和抗體的產(chǎn)生。通過抑制與B細(xì)胞固有免疫應(yīng)答的相互作用以及通過削弱適應(yīng)性免疫來影響膿毒癥的發(fā)生發(fā)展[18]。

1.3 NK細(xì)胞激活和相關(guān)炎性因子釋放

NK細(xì)胞是一種固有免疫細(xì)胞，在啟動(dòng)宿主防御和協(xié)調(diào)先天性和適應(yīng)性免疫應(yīng)答中也有著重要作用[19]。在感染過程中，NK細(xì)胞的激活是由髓系細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子誘導(dǎo)的。不僅能夠?qū)?xì)胞內(nèi)病原體感染的細(xì)胞產(chǎn)生快速、非特異性先天免疫應(yīng)答外，還能迅速遷移到細(xì)菌感染的部位，通過釋放IFN-γ來增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的抗菌功能[20]。由于細(xì)胞凋亡增加，膿毒癥患者的循環(huán)NK細(xì)胞數(shù)量減少、表型和功能的改變，導(dǎo)致患者死亡率增加[21]。膿毒癥時(shí)高表達(dá)CD56和低表達(dá)CD56NK的細(xì)胞亞群細(xì)胞數(shù)量明顯減少。膿毒癥患者NK細(xì)胞 IFN-γ產(chǎn)生減少[22]。NK細(xì)胞被過度激活后產(chǎn)生過多的IFN-γ和TNF-α，這兩種物質(zhì)都有助于激活巨噬細(xì)胞，細(xì)胞吞噬作用增強(qiáng)，IFN-γ誘導(dǎo)的細(xì)胞因子分泌增多[23]。IL-15對NK細(xì)胞的發(fā)育、生存和功能至關(guān)重要，在膿毒癥中，IL-15的刺激使NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性增加[24]。在膿毒癥期間，NK細(xì)胞通過細(xì)胞毒性機(jī)制放大促炎反應(yīng)或直接參與器官損傷。在對脂多糖的反應(yīng)中，巨噬細(xì)胞來源的IL-12是誘導(dǎo)NK細(xì)胞IFN-γ分泌的主要因子，IL-18是最有效的共刺激因子。在脂多糖誘導(dǎo)的休克過程中，NK細(xì)胞通過分泌穿孔素和顆粒酶以及FasL的表達(dá)介導(dǎo)細(xì)胞溶解。在膿毒癥的環(huán)境中，NK細(xì)胞在肺、脾、腹膜、骨髓和血液中激活和發(fā)揮效應(yīng)，表現(xiàn)出器官特異性，局部微環(huán)境介導(dǎo)了組織駐留NK細(xì)胞的功能適應(yīng)，證實(shí)了NK細(xì)胞的共刺激作用[25]。

2 傳統(tǒng)中醫(yī)藥在膿毒癥中的應(yīng)用

膿毒癥屬中醫(yī)“熱病”、“溫病”、“血證”、“脫證”等范疇[26]。中醫(yī)對于膿毒癥的治療方法主要包括活血化瘀、清熱解毒、扶正固本等[27]。中藥在膿毒癥治療中具有抗炎、改善微循環(huán)、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)、保護(hù)受累器官等多種作用[28]。現(xiàn)重點(diǎn)介紹大黃、黃芪、姜黃素、黃蓮等中藥在膿毒癥治療中的作用和機(jī)制。

2.1 大黃

大黃是一種多年生草本植物，具有悠久的藥用歷史。研究表明，大黃含有蒽醌、棕櫚酸、亞油酸和十二烷酸等有機(jī)酸、多糖、萘衍生物和苯丁酮。大黃能通過免疫調(diào)節(jié)，在胃腸道和肝臟系統(tǒng)、心腦血管循環(huán)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)發(fā)揮抗病毒、抗腫瘤等作用[29]。膿毒癥時(shí)，大黃可以通過抗炎、抗血小板、抗纖維蛋白生成作用和改善毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能來減少膿毒癥時(shí)微血栓的形成[30]。另一項(xiàng)對重癥監(jiān)護(hù)室膿毒癥患者凝血指標(biāo)和血管內(nèi)皮分子標(biāo)志物的前瞻性研究表明，大黃具有保護(hù)膿毒癥患者血管內(nèi)皮細(xì)胞功能的作用[31]。腸道膿毒癥是由于膿毒癥時(shí)腸黏膜通透性發(fā)生改變，腸道細(xì)菌易位，內(nèi)毒素釋放入血，腸道菌群紊亂，導(dǎo)致腸道功能障礙所致[32]。大黃通過降低炎癥反應(yīng)，抑制腸黏膜上皮細(xì)胞過度凋亡，保護(hù)腸黏膜屏障，減少腸道屏障的損傷，提高膿毒癥患者的存活率[33]。內(nèi)毒素和炎性因子參與了腸道膿毒癥的發(fā)病, 大黃能抑制炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-6的釋放，阻止細(xì)菌和內(nèi)毒素從腸道易位進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，減輕膿毒癥反應(yīng)[34]。大黃通過調(diào)節(jié)Keap1/Nrf2信號通路抑制腎細(xì)胞凋亡和炎性因子釋放，對膿毒癥大鼠急性腎損傷模型具有保護(hù)作用[35]。大黃素能降低心肌組織中TNF-α、IL-1β和IL-6的表達(dá)，減少細(xì)胞凋亡并降低天冬氨酸蛋白水解酶3(Caspase 3)的活性，減輕膿毒癥大鼠心肌組織炎癥反應(yīng)，改善膿毒癥大鼠心肌氧化損傷和細(xì)胞凋亡[36]。

2.2 黃芪

黃芪的主要成分是多糖、皂甙、黃酮、微量元素、甾醇和氨基酸如葉酸、亞麻酸、亞油酸。結(jié)合多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，黃芪通過調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)，對心腦血管、肺、腎等器官具有保護(hù)作用[37]。 黃芪通過增加NK細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的活性來增強(qiáng)其抗腫瘤和抗病毒能力，同時(shí)促進(jìn)CD4+和CD8+細(xì)胞的表達(dá)以提高免疫力，通過調(diào)節(jié)血小板活化因子(PAF)來調(diào)節(jié)免疫失衡[38]。膿毒癥患者使用黃芪后，T淋巴細(xì)胞、CD4+/CD8+B淋巴細(xì)胞增加，PAF和NK細(xì)胞減少[39]。黃芪可以極大地促進(jìn)Th2細(xì)胞向Th1細(xì)胞轉(zhuǎn)變，從而改善膿毒癥大鼠的免疫失衡[40]。黃芪多糖(APS)可減輕感染引起的應(yīng)激反應(yīng)，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫平衡，通過調(diào)節(jié)促炎和抗炎的平衡來改善膿毒癥患者的免疫功能[41]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)黃芪通過降低氧化應(yīng)激來減輕脂多糖誘導(dǎo)的過度炎癥反應(yīng)，并通過激活Keap1/Nrf2/ARE信號通路增強(qiáng)氧化應(yīng)激過程，從而減少肺組織損傷，并在小鼠ALI中提供保護(hù)作用[42]。黃芪注射液可減輕脂多糖引起的腦組織損傷，減少炎性細(xì)胞浸潤、神經(jīng)元水腫和神經(jīng)元壞死，增加ROCK2 蛋白的表達(dá)，顯著提高存活率并降低死亡率[43]。黃芪通過抑制NF-κB活性和降低促炎因子TNF-α和IL-1β的表達(dá)來減輕膿毒癥大鼠腎損傷[44]。

2.3 姜黃素

姜黃素是從姜黃根莖中分離出來的低分子量多酚化合物，研究發(fā)現(xiàn)姜黃素具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗病毒等多種生物學(xué)功能[45]。姜黃素可以通過降低膿毒癥大鼠血清TNF-α、IL-6和IL-8表達(dá)水平來調(diào)節(jié)膿毒癥大鼠的炎癥反應(yīng)[46]。如姜黃素可通過調(diào)節(jié)Notch2/Hes-1信號通路降低TNF-α、IL-6和IL-8的表達(dá)，減輕膿毒癥急性肺損傷大鼠的炎癥反應(yīng)[47]，而且姜黃素可減少脂多糖誘導(dǎo)的肺泡巨噬細(xì)胞炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡[48]。姜黃素上調(diào)負(fù)調(diào)節(jié)因子IL-1受體相關(guān)蛋白的表達(dá)，從而抑制NF-κB活化和炎性因子釋放，減少脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，保護(hù)肺部免受損傷[49]。姜黃素通過阻斷TLR4/NF-κB信號通路、降低膿毒癥大鼠的血清炎癥反應(yīng)和小腸組織的氧化損傷來減輕膿毒癥相關(guān)的大鼠急性腸損傷[50]。姜黃素預(yù)處理可有效改善膿毒癥對心臟功能的損害，減少ROS和MDA產(chǎn)生，降低心肌細(xì)胞凋亡率，抑制Bax和Caspase 3的表達(dá)。而且姜黃素對心臟保護(hù)作用伴隨著SIRT3信號通路的激活，SIRT3具有抗氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡的生物學(xué)活性，從而證實(shí)姜黃素預(yù)處理可顯著減輕膿毒癥誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡[51]。姜黃素減弱LPS誘導(dǎo)的 HUVEC 細(xì)胞中TNF-α和MCP-1的表達(dá)，通過抑制TLR4活化和p38MAPK、ERK1/2、JNK1/2、和NF-κB的磷酸化來抑制脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[52]。

2.4 黃連

黃連為多年生草本植物，含有生物堿、木脂素、黃酮類、東莨菪堿等多種化學(xué)成分和各種氨基酸、微量元素等人體必需物質(zhì)。其中，小檗堿(黃連素)是黃連中最具代表性和最常見的成分。黃連具有抑制病毒和細(xì)菌、抗炎等藥理作用，特別是對潰瘍、胃炎、腸炎等炎癥性疾病有較好的治療作用[53]。在構(gòu)建的“中藥有效成分靶點(diǎn)”網(wǎng)絡(luò)圖譜中，發(fā)現(xiàn)黃連主要通過調(diào)節(jié)TNF、IL-6、AKT1等炎性細(xì)胞因子發(fā)揮其抗膿毒癥、抗炎癥和抗氧化應(yīng)激的作用[54]。黃連素顯著降低RAW264.7細(xì)胞中脂多糖誘導(dǎo)的PGE2、限速酶COX-2和iNOS mRNA表達(dá)水平，從而減少炎癥環(huán)境中PGE2介導(dǎo)的炎性因子和iNOS介導(dǎo)的NO合成[55]。黃連素抑制脂多糖誘導(dǎo)的外周血TNF-α、IL-1β和IL-18水平升高，并在一定程度上減弱機(jī)體的炎癥反應(yīng)[56]。研究表明，黃連素通過抑制PI3K/Akt/NF-κB信號通路顯著降低了肺組織中MPO、TNF-α、IL-6、IL-1β以及支氣管肺泡灌洗液中中性粒細(xì)胞的數(shù)量。并顯著降低p-p65蛋白、p-PI3K蛋白、p-Akt蛋白在肺組織中的表達(dá)水平[57]。黃連素抑制晚期炎癥級聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵因子TNF-α的產(chǎn)生，并進(jìn)一步抑制iNOS和NO水平，從而降低大鼠炎癥模型中iNOS和NO的表達(dá)，發(fā)揮其抗炎作用[58]。

2.5 其它中藥

天麻素對膿毒癥急性肺損傷小鼠的全身炎癥和肺炎癥有顯著抑制作用，還可以顯著降低盲腸穿刺小鼠血清和支氣管肺泡灌洗液中IL-1β、IL-6和TNF-α的水平，同時(shí)可減少盲腸穿刺膿毒癥小鼠肺部炎癥細(xì)胞浸潤，降低膿毒癥模型小鼠肺部TLR4和p-ASK1蛋白表達(dá)，減輕肺損傷[59]。厚樸酚顯著降低TNF-α、IL-1β、IL-6、MDA和p-NF-κB p65的表達(dá)，改善膿毒癥大鼠肺組織結(jié)構(gòu)，減少炎癥細(xì)胞浸潤，減少支氣管肺泡灌洗液中中性粒細(xì)胞和白細(xì)胞數(shù)量，抑制NF-κB信號通路的激活，發(fā)揮抗炎和抗氧化作用，進(jìn)而抑制膿毒癥引起的大鼠急性肺損傷[60]。靈芝多糖顯著降低膿毒癥大鼠支氣管肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平、炎性細(xì)胞浸潤和p-p65/p65表達(dá)水平，減輕膿毒癥大鼠的炎癥反應(yīng)，保護(hù)膿毒癥大鼠肺組織[61]。白藜蘆醇可降低膿毒癥大鼠肺組織細(xì)胞中NF-κB信號及炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)肺組織損傷[62]。丹參酮IIA可抑制膿毒癥中激活的NF-κB信號通路，誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，從而起到保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞，抑制內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的作用[63]。紫檀芪(PTS)抑制膿毒癥中炎性細(xì)胞向肌肉組織的浸潤，降低升高的IgE表達(dá)水平，從而保護(hù)心肌組織[64]。

3 小結(jié)和展望

綜上所述，膿毒癥時(shí)病原體入侵機(jī)體引起宿主對感染反應(yīng)失調(diào)，造成多器官功能障礙。極高的發(fā)病率和死亡率為全球防治膿毒癥帶來巨大困難，因此膿毒癥的防治成為臨床工作中的重中之重。在膿毒癥的發(fā)生發(fā)展過程中，炎癥反應(yīng)失衡是膿毒癥發(fā)病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。機(jī)體的先天性及適應(yīng)性免疫對膿毒癥的抗炎反應(yīng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。中醫(yī)藥對膿毒癥的防治研究方興未艾，取得了一定的研究成果，多種中藥可以通過調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能發(fā)揮抗炎作用，從而提高膿毒癥的治療效果，改善預(yù)后。這對中醫(yī)藥后期在膿毒癥防治應(yīng)用中有一定的參考價(jià)值，期望為傳統(tǒng)中藥應(yīng)用于膿毒癥治療拓展新的思路。

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