維生素C治療肺炎支原體肺炎作用機(jī)制的研究進(jìn)展

李喆，熊燚

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬婦幼保健院兒科，貴州 遵義 563000)

肺炎支原體肺炎(Mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP)是由肺炎支原體(Mycoplasma pneumoniae，MP)感染所引起的一類(lèi)下呼吸道疾病，主要表現(xiàn)為咳嗽、發(fā)熱及全身癥狀，肺部體征較輕。而嬰幼兒多急性起病、病情重、進(jìn)展迅速，其主要表現(xiàn)為咳嗽、氣促及憋喘，肺部體征明顯，易引起呼吸困難、呼吸衰竭危重情況，在兒童社區(qū)獲得性肺炎中占8%～35%[1]。MPP多是良性、自限性疾病，對(duì)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)藥物的治療大多有效[2]。但近年來(lái)，由于大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)藥物的廣泛應(yīng)用，耐大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)的MP日益增多。相關(guān)研究報(bào)道，在中國(guó)感染MP的兒童中，目前有超過(guò)85%的MP菌株被報(bào)道為耐藥菌株[3]，其治療效果欠佳，可引起嚴(yán)重的肺內(nèi)并發(fā)癥(急性呼吸窘迫綜合征、胸腔積液、閉塞性支氣管炎)及相應(yīng)的肺外并發(fā)癥(心包炎、心肌炎、腎炎和腦膜炎)[4]，嚴(yán)重威脅兒童的生命健康。MPP可能涉及多種機(jī)制，包括黏附損傷、膜融合損傷、侵襲性損傷、免疫損傷和炎癥損傷等[5]，而維生素C在抗氧化應(yīng)激、抗炎、調(diào)節(jié)免疫及增強(qiáng)呼吸道上皮細(xì)胞屏障功能等方面具有重要作用[6]。越來(lái)越多的臨床證據(jù)表明，維生素C治療兒童MPP效果顯著[7-9]，但相關(guān)作用機(jī)制尚不明確?，F(xiàn)就維生素C治療MPP作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 維生素C與MPP的關(guān)系

維生素C是一種具有多功能的人體必需維生素。維生素C作為有效的抗氧化劑，可以有效地清除因炎癥而產(chǎn)生的大量氧自由基[10]。同時(shí)還作為必要的輔助因子參與重要生物的合成及調(diào)節(jié)，如膠原蛋白的生成、參與表觀遺產(chǎn)調(diào)控、基因轉(zhuǎn)錄等。嚴(yán)重的呼吸道感染(如肺炎)是維生素C嚴(yán)重缺乏引起的常見(jiàn)并發(fā)癥之一，且肺炎也是導(dǎo)致維生素C缺乏癥死亡的最主要原因。相關(guān)流行病學(xué)調(diào)查表明，維生素C缺乏癥的患病率為5%，維生素C邊緣性缺乏的患病率為13%，且體內(nèi)維生素C水平高低與健康狀況密切相關(guān)[11]。

MP除引起肺炎外，還可引起自身免疫性溶血性貧血和其他心血管系統(tǒng)、胃腸道和皮膚疾病[12]。在消化系統(tǒng)方面，MP感染患兒可出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉等胃腸道功能紊亂，而維生素C大部分由腸道上皮細(xì)胞吸收，通過(guò)鈉依賴(lài)性維生素C轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白并轉(zhuǎn)移至身體各部分組織，因此MP感染可影響維生素C的吸收，從而影響體內(nèi)維生素C含量[13]。維生素C在人體內(nèi)以抗壞血酸和脫氫抗壞血酸兩種形式存在，但多以抗壞血酸的形式發(fā)揮生理作用。脫氫抗壞血酸可通過(guò)谷胱甘肽直接還原為抗壞血酸，但MP感染后，MP可通過(guò)直接感染肝臟上皮細(xì)胞或免疫反應(yīng)引起急性肝炎，使MPP患者體內(nèi)谷胱甘肽的含量降低，進(jìn)而導(dǎo)致抗壞血酸形成減少[14]。在泌尿系統(tǒng)方面，MP由于與腎、肺、腦等器官組織存在相似抗原，人體在感染MP后可產(chǎn)生相應(yīng)的抗自身組織抗體，進(jìn)而造成腎臟損傷，從而影響腎小管中抗壞血酸的再攝取[15-16]。故MP感染也會(huì)影響維生素C的重吸收。綜上所述，MP感染后通過(guò)影響維生素C的吸收、重吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)等導(dǎo)致MP感染患兒體內(nèi)維生素C水平降低。同時(shí)維生素C的水平下降也會(huì)增加肺炎患病的風(fēng)險(xiǎn)。Carr等[17]研究發(fā)現(xiàn)，社區(qū)獲得性肺炎患者維生素C水平也顯著下降，隨著病情嚴(yán)重程度的增加，維生素C水平逐漸越低，但補(bǔ)充維生素C后能顯著縮短患者的住院時(shí)間。因此，認(rèn)為MPP與維生素C相互聯(lián)系、互為影響，維生素C輔助治療兒童MPP是可行的。熊學(xué)敏等[7]研究表明，兒童MPP在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上補(bǔ)充維生素C療效顯著，維生素C不僅可加快臨床癥狀消失，還可以減輕炎癥反應(yīng)及氣道高反應(yīng)性，但具體作用機(jī)制尚不明確。

2 維生素C輔助治療MPP的作用機(jī)制

2.1抑制氧化應(yīng)激途徑 氧化應(yīng)激是由于細(xì)胞中的氧化劑和抗氧化劑失衡所致的不良狀態(tài)。氧化應(yīng)激下產(chǎn)生的活性氧類(lèi)和活性氮可損傷機(jī)體細(xì)胞，因此，氧化還原平衡對(duì)維持細(xì)胞的正常生理功能至關(guān)重要[18]。MP可以附著于上皮細(xì)胞表面，通過(guò)微管結(jié)構(gòu)侵入宿主細(xì)胞，因MP中過(guò)氧化氫酶和超氧化物歧化酶不足，MP產(chǎn)生的H2O2和超氧化物基團(tuán)等進(jìn)入呼吸道上皮細(xì)胞[19]，過(guò)度的氧化應(yīng)激導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)的細(xì)胞損傷，呼吸道上皮細(xì)胞發(fā)生腫脹、壞死，微絨毛運(yùn)動(dòng)減慢，結(jié)構(gòu)變形[20]。MP相關(guān)致病因子社區(qū)獲得性呼吸窘迫綜合征毒素也可直接損傷宿主細(xì)胞，并導(dǎo)致炎癥因子表達(dá)增強(qiáng)、氣道功能障礙以及宿主細(xì)胞空泡化[21]。維生素C可以通過(guò)抗氧化性直接清除H2O2和其他超氧化物對(duì)呼吸道上皮細(xì)胞的直接損傷。核因子E2相關(guān)因子(nuclear factor E2 related factor，Nrf2)是氧化還原反應(yīng)中重要的轉(zhuǎn)錄因子。Nrf2蛋白在機(jī)體多種器官(肝、肺、腎、心等)組織細(xì)胞中均有表達(dá)。正常生理?xiàng)l件下，Nrf2在血漿中與其抑制因子Keap1結(jié)合，處于非游離、低活性狀態(tài)，而機(jī)體在遭受各種有害刺激時(shí)，Nrf2與Keap1迅速解離，進(jìn)入細(xì)胞核啟動(dòng)下游抗氧化基因表達(dá)[22]。維生素C不僅可以促進(jìn)Nrf2蛋白表達(dá)，還可使其活化進(jìn)入細(xì)胞核并誘導(dǎo)調(diào)控下游血紅素氧合酶1及多種抗氧化因子共同應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激[23-25]。因此，維生素C治療MPP的機(jī)制可能是通過(guò)上調(diào)Nrf2表達(dá)從而啟動(dòng)抗氧化途徑及直接清除MP釋放的H2O2等來(lái)拮抗MP引起的過(guò)度氧化應(yīng)激。

2.2抗炎癥途徑 MP細(xì)胞膜中的脂蛋白統(tǒng)稱(chēng)為脂質(zhì)相關(guān)膜蛋白，脂質(zhì)相關(guān)膜蛋白可刺激單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等分泌腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6等因子。謝曉虹等[26]研究顯示，急性期MPP患兒肺泡灌洗液中的TNF-α、IL-6水平明顯升高，恢復(fù)期則逐漸降至正常水平，提示TNF-α、IL-6升高可能與MPP急性感染有關(guān)，且與病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。黃小霏等[27]研究發(fā)現(xiàn)，重癥MPP患兒肺泡灌洗液中的γ干擾素(interferon-γ，IFN-γ)水平顯著升高。以上研究表明，MP可引起促炎癥因子的大量釋放，從而打破機(jī)體平衡。而維生素C可抑制脂多糖誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子TNF-α、IFN-γ的產(chǎn)生，并增加抗炎因子IL-10的產(chǎn)生，此外，在肺炎患者外周血單核細(xì)胞中體外添加維生素C可減少促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6的生成[28]。

當(dāng)人體遭受MP感染后，經(jīng)典的炎癥反應(yīng)通路抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號(hào)通路被激活。NF-κB是具有多項(xiàng)轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用的蛋白質(zhì)復(fù)合物，在感染及免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用，NF-κB未被激活時(shí)與NF-κB抑制蛋白(inhibit of nuclear factor-kappa B，IκB)形成復(fù)合物，位于細(xì)胞質(zhì)中。氧化應(yīng)激長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為與細(xì)胞炎癥反應(yīng)有關(guān)，NF-κB被視為氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子，MP感染后所致的體內(nèi)氧化物質(zhì)升高，同樣可以激活NF-κB，導(dǎo)致氧化物質(zhì)和其他炎癥介質(zhì)持續(xù)合成。氧化還原信號(hào)還可以通過(guò)促分裂原活化的蛋白激酶通路對(duì)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的放大起決定性作用[29]，維生素C可以抑制活性氧類(lèi)進(jìn)而影響NF-κB的激活。TNF-α可以激活NF-κB激酶，導(dǎo)致IκB磷酸化，進(jìn)而被降解，NF-κB與IκB解聚后，轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞核內(nèi)被激活[30]。而維生素C既可以通過(guò)降低TNF-α等炎性因子活化來(lái)減輕對(duì)NF-κB的刺激，又可以直接抑制IκB磷酸化來(lái)共同影響NF-κB信號(hào)通路的激活。因此，維生素C可以通過(guò)增加抑炎因子的產(chǎn)生、減少炎癥因子的產(chǎn)生及抑制NF-κB炎癥信號(hào)通路的激活而發(fā)揮抗炎癥作用，保護(hù)機(jī)體免受過(guò)度炎癥反應(yīng)而帶來(lái)的損害。

2.3調(diào)節(jié)體液免疫途徑 正常的免疫功能是防御病原體入侵的重要屏障，MP感染后引起的免疫功能紊亂是目前研究的熱點(diǎn)。在MP感染的早期階段，機(jī)體主要通過(guò)分泌補(bǔ)體和吞噬細(xì)胞來(lái)對(duì)抗病原菌入侵[31]。MP感染患兒血清中C1q、C3、C4、B因子含量升高，提示MP感染參與補(bǔ)體經(jīng)典通路和旁路激活通路[32]。隨后，MP通過(guò)其膜上的糖脂類(lèi)抗原可誘發(fā)體液免疫，從而導(dǎo)致人體中B淋巴細(xì)胞活化、增殖，產(chǎn)生相應(yīng)抗體，MP與機(jī)體部分組織存在共同的抗原，所以感染MP可導(dǎo)致病理免疫反應(yīng)刺激B淋巴細(xì)胞的活化，活化的B細(xì)胞則會(huì)產(chǎn)生抗自身抗體(IgM、IgG、IgA和IgE)，引起體液免疫的過(guò)度激活，造成器官及組織損傷[33]。兒童感染MP后，血清IgM水平顯著升高，且血清IgM升高水平與病情嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。人體感染MP后產(chǎn)生相應(yīng)IgG的時(shí)間較晚，且血清IgG水平的變化目前觀點(diǎn)尚不同統(tǒng)一，郭飛波等[34]研究表明MPP患兒血清中IgG水平升高，存在體液免疫被過(guò)度激活；而李政錦等[35]研究表明MPP患兒血清IgG水平降低，體液免疫處于被抑制狀態(tài)。上述研究結(jié)果不一致的原因可能是MP感染急性期，B淋巴細(xì)胞過(guò)度激活、增殖，釋放大量抗體，導(dǎo)致血清IgG水平升高；而在恢復(fù)期，機(jī)體在清除病原體的同時(shí)有大量免疫因子被消耗，造成繼發(fā)性免疫功能低下，血清IgG水平繼而降低。MPP患兒的血清IgA水平通常低于健康兒童，由于IgA水平下降，MP感染過(guò)程中產(chǎn)生的可保護(hù)呼吸道黏膜上皮細(xì)胞免受MP黏附的特異性sIgA也相應(yīng)減少。MP感染后可引起血清IgE水平升高，引起Ⅰ型超敏反應(yīng)，氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性[36]。MPP患者存在體液免疫紊亂，而維生素C作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，可以調(diào)節(jié)先天性和獲得性免疫系統(tǒng)，影響細(xì)胞和體液免疫反應(yīng)。在MP感染急性期，維生素C通過(guò)抑制NF-κB活性，進(jìn)而影響NF-κB對(duì)淋巴細(xì)胞的激活，減少B淋巴細(xì)胞的過(guò)度增殖和分化，從而減輕免疫反應(yīng)；另一方面，維生素C可以清除B淋巴細(xì)胞中過(guò)多的氧自由基，提高B淋巴細(xì)胞的活性及功能，從而增強(qiáng)體液免疫[37]。有研究表明，健康人在補(bǔ)充維生素C后血清中IgA、IgG、IgM水平升高，支氣管哮喘患者補(bǔ)充維生素C后血清IgE水平下降，從而減輕Ⅰ型超敏反應(yīng)[38]。有體外實(shí)驗(yàn)表明，維生素C可促進(jìn)B淋巴細(xì)胞活化、增殖[39]，因此維生素C可迅速恢復(fù)MP造成的繼發(fā)性體液免疫功能受損。因此，補(bǔ)充維生素C能夠調(diào)節(jié)體液免疫失衡，從而使機(jī)體更好地應(yīng)對(duì)MPP導(dǎo)致的免疫功能紊亂。

2.4調(diào)節(jié)細(xì)胞免疫途徑 MP感染也會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞免疫功能發(fā)生紊亂。正常情況下CD4+/CD8+比值處于平衡狀態(tài)，CD4+/CD8+比值下降則反映機(jī)體的細(xì)胞免疫功能處于被抑制狀態(tài)。有證據(jù)表明，MP感染后患者體內(nèi)CD3+T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞計(jì)數(shù)減少，CD8+T細(xì)胞計(jì)數(shù)增加，CD4+T/CD8+比值降低，細(xì)胞免疫功能受到抑制，導(dǎo)致機(jī)體有效防御應(yīng)答下降，不能有效抵抗病原菌的入侵，從而導(dǎo)致機(jī)體組織、器官的進(jìn)一步損傷，且該現(xiàn)象在重癥患者中更易出現(xiàn)[40]。輔助性T細(xì)胞(helper T cell,Th細(xì)胞)又可分為T(mén)h1、Th2、Th17和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cell，Treg細(xì)胞)幾個(gè)主要亞型，健康機(jī)體中Th1/Th2細(xì)胞處于平衡狀態(tài)，感染MP后該平衡被打破，Koh等[41]研究發(fā)現(xiàn)MPP患兒的支氣管肺泡灌洗液中Th2細(xì)胞功能指標(biāo)IL-4水平明顯升高，而Th1細(xì)胞功能指標(biāo)IFN-γ水平無(wú)明顯變化，IL-4/IFN-γ比值升高，Th2細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)研究同樣發(fā)現(xiàn)MPP患兒Th1細(xì)胞百分率降低，表明Th2細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)[42]。維生素C作為人體內(nèi)不可或缺的免疫調(diào)節(jié)劑，在細(xì)胞免疫中同樣發(fā)揮重要作用。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，維生素C通過(guò)表觀遺傳修飾的方式來(lái)增強(qiáng)人T淋巴細(xì)胞的增殖、分化及成熟[43]，還可以通過(guò)增加CD80、CD86和主要組織相容性復(fù)合體分子的表達(dá)以及p38促分裂原活化的蛋白激酶的激活來(lái)增強(qiáng)樹(shù)突狀細(xì)胞的活性，而樹(shù)突狀細(xì)胞上CD80和CD86的表達(dá)是產(chǎn)生效應(yīng)T細(xì)胞的一個(gè)重要信號(hào)[44]。樹(shù)突狀細(xì)胞作為最重要的抗原呈遞細(xì)胞，可通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞因子來(lái)引導(dǎo)Th細(xì)胞分化。研究報(bào)道，肺炎患者補(bǔ)充維生素C后Th1細(xì)胞因子(IFN-γ)水平升高，Th2細(xì)胞因子(IL-4)水平降低，IL-4/IFN-γ比值降低，表明維生素C能誘導(dǎo)免疫反應(yīng)從Th2細(xì)胞向Th1細(xì)胞轉(zhuǎn)化，從而調(diào)節(jié)MPP所致的Th1/Th2細(xì)胞失衡[45]。

此外，MPP造成的體內(nèi)Th17/Treg細(xì)胞失衡也是目前研究的熱點(diǎn)，Th17細(xì)胞通過(guò)釋放IL-17、TNF-α等細(xì)胞因子介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生，Treg細(xì)胞則通過(guò)釋放細(xì)胞因子IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1等維持機(jī)體免疫耐受，兩者相互抑制、相互聯(lián)系，共同維持機(jī)體免疫平衡穩(wěn)定[46]。然而有學(xué)者研究指出，MPP患兒外周血中Th17細(xì)胞升高，Treg細(xì)胞降低，Th17/Treg細(xì)胞失衡表現(xiàn)為以Th17細(xì)胞占優(yōu)勢(shì)，且在重癥MPP中變化更為明顯[47-48]。叉頭框蛋白P3(forkhead box protein P3，F(xiàn)oxP3)作為T(mén)reg細(xì)胞分化和功能的主調(diào)控因子，其表達(dá)的不穩(wěn)定性主要是由于其保守非編碼序列2區(qū)域中CpG的脫甲基不足。維生素C以Tet蛋白DNA脫甲基酶依賴(lài)性方式促進(jìn)Treg細(xì)胞中FoxP3保守非編碼序列2的DNA脫甲基化，起到增強(qiáng)和穩(wěn)定FoxP3表達(dá)的作用，增加Treg細(xì)胞生成，抑制Th17細(xì)胞引起的過(guò)度免疫反應(yīng)，調(diào)節(jié)MP引起的Treg/Th17細(xì)胞平衡[49]。因此，MP感染患兒后，補(bǔ)充維生素C能促使患兒體內(nèi)T淋巴細(xì)胞恢復(fù)正常的增殖、分化，調(diào)節(jié)紊亂的細(xì)胞免疫，避免對(duì)機(jī)體造成進(jìn)一步損傷。

2.5增強(qiáng)肺屏障功能 MP的黏附對(duì)于感染和定植宿主呼吸道上皮細(xì)胞是必不可少的[31]，其中P1蛋白是輔助其附著在宿主細(xì)胞表面的最重要的蛋白，這種黏附作用可直接破壞呼吸道黏膜，呼吸道上皮細(xì)胞被黏附后，引起特異性細(xì)胞骨架的蛋白重排[50]；MP還可以通過(guò)社區(qū)獲得性呼吸窘迫綜合征毒素與肺表面活性蛋白A結(jié)合，穿過(guò)宿主屏障，黏附于靶細(xì)胞上[21]。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重感染動(dòng)物的肺上皮細(xì)胞屏障功能可通過(guò)補(bǔ)充維生素C恢復(fù)，通過(guò)上調(diào)緊密連接蛋白1及緊密連接蛋白18的表達(dá)，從而加強(qiáng)呼吸道上皮細(xì)胞的緊密連接功能。維生素C還可以通過(guò)防止暴露于促炎刺激下的肺泡上皮細(xì)胞骨架重排，穩(wěn)定肺屏障細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，減少M(fèi)P對(duì)呼吸道上皮細(xì)胞的黏附，從源頭上減少M(fèi)PP的發(fā)生[51]。

3 結(jié) 語(yǔ)

MPP是兒童常見(jiàn)的呼吸道感染性疾病，臨床癥狀多種多樣、病情輕重不一，其傳播力度強(qiáng)、分布范圍廣、耐藥率高及治療方法單一，嚴(yán)重威脅著兒童的生命健康，對(duì)家庭及社會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。維生素C應(yīng)用于MPP的輔助治療可能是通過(guò)抑制過(guò)度的氧化應(yīng)激、減輕炎癥反應(yīng)、平衡紊亂的免疫功能及增強(qiáng)肺屏障功能等實(shí)現(xiàn)的。但目前關(guān)于維生素C的應(yīng)用指征、劑量、療程及不良反應(yīng)尚未明確，未來(lái)應(yīng)開(kāi)展更多的臨床試驗(yàn)進(jìn)行深入研究，為維生素C更好地應(yīng)用于臨床提供證據(jù)。