针对脓毒症炎性反应机制进行中药防治的研究进展*

闫中博综述 张 楠 杨贯彤 郭亚雄 审校

脓毒症是机体对感染反应失调导致的一种急性器官功能障碍性疾病，其发病率高，成为患者致死的主要原因之一[1]。据估计，全球90%的感染死亡发生在亚洲和非洲；在因感染死亡的900万新生儿和婴儿病例中，约70%与脓毒症有关[2]。在脓毒症的整个发病过程中，炎症反应失衡是其发病的关键。机体对入侵病原体的急性反应通常会导致巨噬细胞吞噬病原体并产生一系列促炎物质，从而引发细胞因子风暴并激活先天免疫系统[3]。先天性免疫和适应性免疫在患者对脓毒症的抗炎反应中发挥着至关重要的作用，急性炎症反应中以白细胞水平变化作为衡量脓毒症全身状态的评价指标。脓毒症诱导的细胞凋亡导致脓毒症休克患者CD4、CD8细胞和自然杀伤(NK)细胞减少，从而导致机体的免疫抑制[4]。免疫细胞凋亡发生在脾脏、胸腺和肠相关淋巴组织中，肠上皮内和固有层淋巴细胞丢失可促使细菌易位进入体循环，从而使全身炎症反应持续并且易引起继发性感染[5]。本文主要综述脓毒症中炎性反应的发生机制和传统中医药在其中应用的最新进展，为今后中医药治疗脓毒症提供理论指导。

1 脓毒症中炎症反应的发生机制

1.1 T细胞激活和相关炎性因子释放

先天免疫系统直接激活树突状细胞然后激活T细胞。抗原呈递细胞通过主要组织相容性复合体(MHC)分子将抗原呈递给原始T细胞[6]。多因素Cox回归分析显示脓毒症患者CD56+NK 细胞计数的增加与早期死亡风险增加相关。循环CD4+CD25+Foxp3+T调节性细胞的相对增加可能在淋巴细胞无反应性和脓毒症相关免疫抑制中发挥作用[7]。IL-7使抗凋亡分子BCL-2、外周血T细胞、血液循环中的CD4+和CD8+T细胞数量的增加。IFN-γ分泌减少、信号转导和转录激活因子-5磷酸化受损和BCL-2水平下降，逆转了脓毒症诱导的T细胞功能缺陷[8]。而存在于肠内和其它粘膜表面的γδT细胞识别入侵的病原体，并通过释放IFN-γ、IL-17和各种趋化因子迅速产生先天免疫应答。脓毒症患者循环γδT细胞的数量显著减少。肠黏膜中γδT细胞的丢失使病原体进入血液循环或腹腔，使肠道病原体变得有侵袭性，引起继发性感染[9]。程序性死亡分子-1(PD1)及其配体(PDL1)在脓毒症患者的免疫细胞、内皮细胞和支气管上皮细胞上广泛表达。脓毒症晚期患者调节性T细胞比例增加，PD-1或PDL1的产生增加。抑制PD1调节性T淋巴细胞(Treg)和骨髓源性抑制细胞受体表达上调，下调CD28和HLA-DR介导的激活途径[10]。Treg细胞抗凋亡蛋白BCL-2的表达增加对脓毒症诱导的凋亡具有更强的抵抗能力。Treg细胞增加对脓毒症是有害的，并与效应T细胞增殖功能下降有关[11]。

1.2 B细胞激活和相关炎性因子释放

B细胞是骨髓产生的适应性免疫细胞，在先天性和适应性免疫反应中发挥重要作用[12]。在抗原的作用下，原始B细胞激活、增殖并分化为分泌效应抗体的浆细胞。与抗原相互作用后，B细胞分化为能够产生两条重链和两条轻链组成的抗体的浆细胞。重链产生了 IgG、IgM、IgD、IgA和IgE五种免疫球蛋白。免疫球蛋白的重链和轻链在B细胞和浆细胞中产生和组装[13]。感染因素去除后，一部分效应B细胞形成记忆B细胞，当再次遇到病原体时，记忆B细胞会急剧增殖[14]。脓毒症时循环B细胞的表型和功能也发生显著变化，抗原提呈细胞和Th细胞丢失，B细胞成熟受损，B细胞数量明显减少[15]。在脓毒症的前24h内，抗原通过B细胞模式识别受体激活B细胞，使脓毒症患者的血液循环B细胞数量显著增加，产生天然抗体IgM使循环B细胞起到保护作用，B细胞的数量和IgM血浆水平与脓毒症患者的存活率呈负相关[16]。严重脓毒症幸存下来的患者在从最初的脓毒症损伤至恢复后很长一段时间内出现免疫功能障碍和感染易感性增加，因此认为出现这种情况与脓毒症后B细胞功能障碍有关[17]。B细胞衰竭和功能障碍可影响调理素作用的发挥和病原体清除等。循环中轻链浓度的增加可能会与抗原-抗体或抗原-细胞相互竞争或干扰，影响免疫反应和抗体的产生。通过抑制与B细胞固有免疫应答的相互作用以及通过削弱适应性免疫来影响脓毒症的发生发展[18]。

1.3 NK细胞激活和相关炎性因子释放

NK细胞是一种固有免疫细胞，在启动宿主防御和协调先天性和适应性免疫应答中也有着重要作用[19]。在感染过程中，NK细胞的激活是由髓系细胞分泌的细胞因子诱导的。不仅能够对细胞内病原体感染的细胞产生快速、非特异性先天免疫应答外，还能迅速迁移到细菌感染的部位，通过释放IFN-γ来增强巨噬细胞的抗菌功能[20]。由于细胞凋亡增加，脓毒症患者的循环NK细胞数量减少、表型和功能的改变，导致患者死亡率增加[21]。脓毒症时高表达CD56和低表达CD56NK的细胞亚群细胞数量明显减少。脓毒症患者NK细胞 IFN-γ产生减少[22]。NK细胞被过度激活后产生过多的IFN-γ和TNF-α，这两种物质都有助于激活巨噬细胞，细胞吞噬作用增强，IFN-γ诱导的细胞因子分泌增多[23]。IL-15对NK细胞的发育、生存和功能至关重要，在脓毒症中，IL-15的刺激使NK细胞的细胞毒性增加[24]。在脓毒症期间，NK细胞通过细胞毒性机制放大促炎反应或直接参与器官损伤。在对脂多糖的反应中，巨噬细胞来源的IL-12是诱导NK细胞IFN-γ分泌的主要因子，IL-18是最有效的共刺激因子。在脂多糖诱导的休克过程中，NK细胞通过分泌穿孔素和颗粒酶以及FasL的表达介导细胞溶解。在脓毒症的环境中，NK细胞在肺、脾、腹膜、骨髓和血液中激活和发挥效应，表现出器官特异性，局部微环境介导了组织驻留NK细胞的功能适应，证实了NK细胞的共刺激作用[25]。

2 传统中医药在脓毒症中的应用

脓毒症属中医“热病”、“温病”、“血证”、“脱证”等范畴[26]。中医对于脓毒症的治疗方法主要包括活血化瘀、清热解毒、扶正固本等[27]。中药在脓毒症治疗中具有抗炎、改善微循环、增强免疫系统、保护受累器官等多种作用[28]。现重点介绍大黄、黄芪、姜黄素、黄莲等中药在脓毒症治疗中的作用和机制。

2.1 大黄

大黄是一种多年生草本植物，具有悠久的药用历史。研究表明，大黄含有蒽醌、棕榈酸、亚油酸和十二烷酸等有机酸、多糖、萘衍生物和苯丁酮。大黄能通过免疫调节，在胃肠道和肝脏系统、心脑血管循环系统、泌尿系统发挥抗病毒、抗肿瘤等作用[29]。脓毒症时，大黄可以通过抗炎、抗血小板、抗纤维蛋白生成作用和改善毛细血管内皮细胞功能来减少脓毒症时微血栓的形成[30]。另一项对重症监护室脓毒症患者凝血指标和血管内皮分子标志物的前瞻性研究表明，大黄具有保护脓毒症患者血管内皮细胞功能的作用[31]。肠道脓毒症是由于脓毒症时肠黏膜通透性发生改变，肠道细菌易位，内毒素释放入血，肠道菌群紊乱，导致肠道功能障碍所致[32]。大黄通过降低炎症反应，抑制肠黏膜上皮细胞过度凋亡，保护肠黏膜屏障，减少肠道屏障的损伤，提高脓毒症患者的存活率[33]。内毒素和炎性因子参与了肠道脓毒症的发病, 大黄能抑制炎性细胞因子TNF-α和IL-6的释放，阻止细菌和内毒素从肠道易位进入血液循环系统，减轻脓毒症反应[34]。大黄通过调节Keap1/Nrf2信号通路抑制肾细胞凋亡和炎性因子释放，对脓毒症大鼠急性肾损伤模型具有保护作用[35]。大黄素能降低心肌组织中TNF-α、IL-1β和IL-6的表达，减少细胞凋亡并降低天冬氨酸蛋白水解酶3(Caspase 3)的活性，减轻脓毒症大鼠心肌组织炎症反应，改善脓毒症大鼠心肌氧化损伤和细胞凋亡[36]。

2.2 黄芪

黄芪的主要成分是多糖、皂甙、黄酮、微量元素、甾醇和氨基酸如叶酸、亚麻酸、亚油酸。结合多项研究发现，黄芪通过调节机体免疫反应，对心脑血管、肺、肾等器官具有保护作用[37]。 黄芪通过增加NK细胞和树突状细胞的活性来增强其抗肿瘤和抗病毒能力，同时促进CD4+和CD8+细胞的表达以提高免疫力，通过调节血小板活化因子(PAF)来调节免疫失衡[38]。脓毒症患者使用黄芪后，T淋巴细胞、CD4+/CD8+B淋巴细胞增加，PAF和NK细胞减少[39]。黄芪可以极大地促进Th2细胞向Th1细胞转变，从而改善脓毒症大鼠的免疫失衡[40]。黄芪多糖(APS)可减轻感染引起的应激反应，调节机体免疫平衡，通过调节促炎和抗炎的平衡来改善脓毒症患者的免疫功能[41]。动物实验证实黄芪通过降低氧化应激来减轻脂多糖诱导的过度炎症反应，并通过激活Keap1/Nrf2/ARE信号通路增强氧化应激过程，从而减少肺组织损伤，并在小鼠ALI中提供保护作用[42]。黄芪注射液可减轻脂多糖引起的脑组织损伤，减少炎性细胞浸润、神经元水肿和神经元坏死，增加ROCK2 蛋白的表达，显著提高存活率并降低死亡率[43]。黄芪通过抑制NF-κB活性和降低促炎因子TNF-α和IL-1β的表达来减轻脓毒症大鼠肾损伤[44]。

2.3 姜黄素

姜黄素是从姜黄根茎中分离出来的低分子量多酚化合物，研究发现姜黄素具有抗氧化、抗炎、抗癌和抗病毒等多种生物学功能[45]。姜黄素可以通过降低脓毒症大鼠血清TNF-α、IL-6和IL-8表达水平来调节脓毒症大鼠的炎症反应[46]。如姜黄素可通过调节Notch2/Hes-1信号通路降低TNF-α、IL-6和IL-8的表达，减轻脓毒症急性肺损伤大鼠的炎症反应[47]，而且姜黄素可减少脂多糖诱导的肺泡巨噬细胞炎症反应和细胞凋亡[48]。姜黄素上调负调节因子IL-1受体相关蛋白的表达，从而抑制NF-κB活化和炎性因子释放，减少脂多糖诱导的炎症反应，保护肺部免受损伤[49]。姜黄素通过阻断TLR4/NF-κB信号通路、降低脓毒症大鼠的血清炎症反应和小肠组织的氧化损伤来减轻脓毒症相关的大鼠急性肠损伤[50]。姜黄素预处理可有效改善脓毒症对心脏功能的损害，减少ROS和MDA产生，降低心肌细胞凋亡率，抑制Bax和Caspase 3的表达。而且姜黄素对心脏保护作用伴随着SIRT3信号通路的激活，SIRT3具有抗氧化应激和细胞凋亡的生物学活性，从而证实姜黄素预处理可显著减轻脓毒症诱导的心肌细胞凋亡[51]。姜黄素减弱LPS诱导的 HUVEC 细胞中TNF-α和MCP-1的表达，通过抑制TLR4活化和p38MAPK、ERK1/2、JNK1/2、和NF-κB的磷酸化来抑制脂多糖诱导的炎症反应[52]。

2.4 黄连

黄连为多年生草本植物，含有生物碱、木脂素、黄酮类、东莨菪碱等多种化学成分和各种氨基酸、微量元素等人体必需物质。其中，小檗碱(黄连素)是黄连中最具代表性和最常见的成分。黄连具有抑制病毒和细菌、抗炎等药理作用，特别是对溃疡、胃炎、肠炎等炎症性疾病有较好的治疗作用[53]。在构建的“中药有效成分靶点”网络图谱中，发现黄连主要通过调节TNF、IL-6、AKT1等炎性细胞因子发挥其抗脓毒症、抗炎症和抗氧化应激的作用[54]。黄连素显著降低RAW264.7细胞中脂多糖诱导的PGE2、限速酶COX-2和iNOS mRNA表达水平，从而减少炎症环境中PGE2介导的炎性因子和iNOS介导的NO合成[55]。黄连素抑制脂多糖诱导的外周血TNF-α、IL-1β和IL-18水平升高，并在一定程度上减弱机体的炎症反应[56]。研究表明，黄连素通过抑制PI3K/Akt/NF-κB信号通路显著降低了肺组织中MPO、TNF-α、IL-6、IL-1β以及支气管肺泡灌洗液中中性粒细胞的数量。并显著降低p-p65蛋白、p-PI3K蛋白、p-Akt蛋白在肺组织中的表达水平[57]。黄连素抑制晚期炎症级联反应的关键因子TNF-α的产生，并进一步抑制iNOS和NO水平，从而降低大鼠炎症模型中iNOS和NO的表达，发挥其抗炎作用[58]。

2.5 其它中药

天麻素对脓毒症急性肺损伤小鼠的全身炎症和肺炎症有显著抑制作用，还可以显著降低盲肠穿刺小鼠血清和支气管肺泡灌洗液中IL-1β、IL-6和TNF-α的水平，同时可减少盲肠穿刺脓毒症小鼠肺部炎症细胞浸润，降低脓毒症模型小鼠肺部TLR4和p-ASK1蛋白表达，减轻肺损伤[59]。厚朴酚显著降低TNF-α、IL-1β、IL-6、MDA和p-NF-κB p65的表达，改善脓毒症大鼠肺组织结构，减少炎症细胞浸润，减少支气管肺泡灌洗液中中性粒细胞和白细胞数量，抑制NF-κB信号通路的激活，发挥抗炎和抗氧化作用，进而抑制脓毒症引起的大鼠急性肺损伤[60]。灵芝多糖显著降低脓毒症大鼠支气管肺泡灌洗液中IL-6、IL-1β、TNF-α和NF-κB水平、炎性细胞浸润和p-p65/p65表达水平，减轻脓毒症大鼠的炎症反应，保护脓毒症大鼠肺组织[61]。白藜芦醇可降低脓毒症大鼠肺组织细胞中NF-κB信号及炎症反应，从而保护肺组织损伤[62]。丹参酮IIA可抑制脓毒症中激活的NF-κB信号通路，诱导内皮细胞凋亡，从而起到保护血管内皮细胞，抑制内皮细胞凋亡的作用[63]。紫檀芪(PTS)抑制脓毒症中炎性细胞向肌肉组织的浸润，降低升高的IgE表达水平，从而保护心肌组织[64]。

3 小结和展望

综上所述，脓毒症时病原体入侵机体引起宿主对感染反应失调，造成多器官功能障碍。极高的发病率和死亡率为全球防治脓毒症带来巨大困难，因此脓毒症的防治成为临床工作中的重中之重。在脓毒症的发生发展过程中，炎症反应失衡是脓毒症发病的关键环节。机体的先天性及适应性免疫对脓毒症的抗炎反应发挥着至关重要的作用。中医药对脓毒症的防治研究方兴未艾，取得了一定的研究成果，多种中药可以通过调节机体的免疫功能发挥抗炎作用，从而提高脓毒症的治疗效果，改善预后。这对中医药后期在脓毒症防治应用中有一定的参考价值，期望为传统中药应用于脓毒症治疗拓展新的思路。

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