小檗堿對膿毒癥作用機制的研究進展

王菲 綜述王日興 審校

海南醫學院第二附屬醫院急診科，海南海口 570311

膿毒癥是指由于感染而導致全身炎癥反應綜合征以及宿主對感染的反應調節異常，最終引起威脅生命的器官功能障礙[1]。隨著膿毒癥的發生發展，其治療也成為了研究熱點，包括抗生素、中藥、復蘇策略等。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]，故膿毒癥的發生發展、發病機制及治療的研究始終處于臨床基礎研究的重要地位。

機體所產生的炎癥反應是膿毒癥最重要發生機制之一，病原體侵入機體時最終都會被先天免疫系統所發現，從而產生炎癥，而炎癥也是先天免疫最早反應之一。伴隨著炎性細胞因子的釋放，同時誘導新的細胞因子的產生和釋放[3]，當炎癥反應被放大和調節失調時，就會產生細胞因子風暴，過度的炎癥導致膿毒癥，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)進行的，包括膜結合的Toll樣受體(TLRs)、核苷酸結合寡聚化結構域樣受體(NLRs)、視黃酸誘導基因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，能誘導發生嚴重膿毒癥或膿毒癥休克。有研究證實巨噬細胞中TLR4觸發的信號傳導機制在膿毒癥發生發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結構域誘導的，從而激活c-Jun氨基末端激酶(JNK)、細胞外信號調節激酶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，同時刺激分泌高水平抗炎因子IL-10[8]，進一步表明巨噬細胞在膿毒癥的發生發展中扮演著重要角色。另一方面，研究證實早期階段膿毒癥患者會產生大量促炎因子，引起炎癥反應，使得膿毒癥加重，但是，同時通過負反饋調節，抗炎細胞因子大量釋放，其對炎性介質及炎癥發展均有抑制作用，從而抑制過度炎癥[9]。抗炎因子作為膿毒癥發生過程中的保護劑，其治療膿毒癥及其作用機制也成為研究熱點之一，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，同時有治療子宮內膜癌的潛在作用[14]。本綜述簡要回顧小檗堿給藥對膿毒癥發生發展過程中的影響，最后，討論小檗堿治療膿毒癥的臨床相關性。

1 小檗堿在膿毒癥所導致部分器官損傷中的應用

1.1 小檗堿與膿毒癥小腸損傷腹腔內感染是一種常見而復雜的臨床情況，可導致腸道屏障功能障礙、全身炎癥反應綜合征(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，已被廣泛應用于治療各種胃腸道疾病，迄今為止臨床研究中尚未報道任何毒性作用[15]，還能有效改善患者炎癥水平而無不良反應。膿毒癥引起多個器官障礙，并且伴隨多臟器損害時有活化的中性粒細胞浸潤，國內學者已證實小檗堿對內毒素血癥小鼠腸道損害的保護作用機制，研究結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的腸道損傷，并且能夠減少膿毒癥引起的中性粒細胞浸潤，而僅用育亨賓并不能預防脂多糖引起的腸道損傷[16]。小檗堿(30 mg/kg)預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，這也表明一定劑量的小檗堿能與氧化/抗氧化相關介質相互作用來調節膿毒癥炎癥反應，從而減輕內毒素血管內皮損傷，減少外周血中下游炎癥分子的過量產生，降低腸組織損傷程度提高內毒素血癥小鼠存活率，但高劑量(120 mg/kg)的小檗堿對預防腸道損傷和提高SOD和GSH-Px活性均無明顯作用[17]。NLRs是細胞溶質模式識別受體，在腸黏膜的保護及穩態中扮演著非常重要的角色[18]，小檗堿的保護作用可能獨立于NLRs途徑，但目前的研究結果不能立即排除小檗堿影響該信號通路下游分子表達的可能性。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，膿毒癥所引起的腸黏膜屏障損傷，可以通過小檗堿誘導Zrt-Irt-like蛋白14(ZIP14)并影響鋅的重新分布[20]，而減輕血漿內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，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制尚不完全清楚，但可能的機制之一與它對胃腸道菌群的作用有關[21]。代謝內毒素血癥的發展強烈依賴于腸道細菌和腸道細菌介導的腸道上皮的完整性[22]，國外文獻更多是關于小檗堿對于膿毒癥所引起的腸道菌群紊亂的作用機制研究。通過對小檗堿(BBR)施用對腹膜內大腸桿菌誘發敗血性死亡的體內影響的研究，最終得出小檗堿給藥的效果與免疫學改變有關，免疫學改變以CD4+和CD8+淋巴細胞群的變化以及IL-6和TNF-α的產生為代表，同時強調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合使用，可以成為一種新的科研研究方向及治療策略，恢復內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重膿毒癥和膿毒癥休克最常見并發癥，目前已有證據證實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可的短暫或可逆的心功能障礙形式[24]。有報道小檗堿可以提高敗血性小鼠的存活率并抑制炎癥，并且逆轉鈣循環損害，且能使脂多糖所誘導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)的保護作用機制。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誘導的心肌細胞腫脹監測心臟血流動力學，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作用。但仍需要進一步研究評估小檗堿是否通過調節其他機制(例如，心肌線粒體動力學)來減輕SCM，小檗堿靶向線粒體的病理生理機制及治療策略仍存在爭議[26]。國外已有學者在已經患有心血管疾病的患者中采用小檗堿，其具有減輕內皮炎癥的能力[27]，Kexin樣前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶家族的第9個成員(PCSK9)主要是作用于肝細胞上的低密度脂蛋白受體，主要參與脂質代謝，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，而小檗堿在多項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節元件結合蛋白-2(SREBP-2)和肝細胞核因子1(HNF1α)轉錄因子，導致PCSK9轉錄水平顯著下降[30]，可改善血管健康。這一發現也表明小檗堿在膿毒癥心血管損害上運用的可能。

1.3 小檗堿與膿毒癥肺部損傷膿毒癥引起的嚴重組織損傷中，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，肺損傷的一個共同特征是廣泛存在于血管內和肺泡內纖維蛋白沉積導致氣體交換受損，故纖維蛋白沉積是其嚴重炎癥的重要特征[32]。已證實炎癥和凝血的作用是相互的，并不是單向存在的關系[33]，組織因子(TF)能夠啟動血液凝固過程，但只有在血管壁完整性遭到破壞時才會暴露于循環血液中，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制之一[34]。同時有報道LPS誘導膿毒癥模型中，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)也出現在嚴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的促成因素中占據重要地位，由于AKI的發生使得膿毒癥死亡率增加6～8倍[37]，然而，膿毒癥相關急性腎損傷(SA-AKI)的潛在機制尚未完全闡明。已證實過度炎癥反應、腎內血流動力學改變、凝血功能障礙、微血管內皮功能障礙和腎小管上皮細胞(TEC)損傷都與此過程有關[38]，并且線粒體穩態的破壞是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，但有報道稱膿毒癥誘導的AKI的發生并不排除RBF狀態降低[39]，相反，在心排出量保持或增多時RBF增加，而心排量減少時RBF減少[40]，而小檗堿給藥在膿毒癥相關AKI腎血流方面的影響不是完全清楚。最近有研究證實，小檗堿還可抑制NOS2(一氧化氮合酶)，利用氧化應激協助巨噬細胞對膿毒癥相關AKI有保護作用[41]。

2 小檗堿與炎癥激活相關機制

嚴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[42]，脂多糖(LPS)是一種眾所周知的膿毒癥誘導子。LPS激活TLR4受體，從而促進巨噬細胞中誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、環氧化酶2(COX-2)、組織因子(TF)和一系列促炎細胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6的表達，過量的LPS觸發了與膿毒癥病理相關的細胞因子風暴。LI等[43]對膿毒癥小鼠給藥小檗堿，結果顯示了血漿TNF-α，IFN-γ和NO的水平降低，但并未抑制內毒素小鼠的血漿IL-12的水平。國外也有研究小檗堿在THP-1(人單核細胞)中的影響，治療后IL-12在所有分組中無顯著變化[44]。國內最新研究證實小檗堿可通過抑制NF-κB信號傳導激活，抑制TNF-α、白介素-1β和IL-6的表達，但是否通過其他機制尚還在研究，進一步強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]，為研究膿毒癥機制提供了新的思路。此外，已有研究證實小檗堿有抗炎活性(抑制IL-6的釋放)[46]，通過AMPK刺激下調巨噬細胞的促炎反應[47]，如單核細胞趨化蛋白-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，還能通過負反饋調節產生大量抗炎因子，IL-10是一種具有多種免疫調節作用的抗炎細胞因子，可以下調Th1細胞因子和巨噬細胞的共刺激分子，并能抑制IL-12等多種促炎細胞因子的表達[48]。抗炎因子IL-10可能在一定程度上減輕敗血性小鼠中性粒細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細胞因子家族的一員，自發現以來引起了研究者的廣泛關注[49]，小檗堿處理降低了IL-33誘導的細胞因子分泌，抑制了IL-33介導的p38磷酸化，并降低了NF-κB轉錄[50]。這可能提示小檗堿能通過抑制促炎因子和上調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合藥物治療開辟新的研究。

3 總結與展望

國內外在小檗堿對于膿毒癥治療的研究很多，其發病機制及治療的研究始終處于臨床基礎研究的重要地位。伴隨著許多藥理作用，小檗堿能夠抗病原微生物、降血糖、保護心腦血管等，尤其在膿毒癥的治療上，更是發揮了藥理作用，改善器官功能障礙，對膿毒癥病情的進一步惡化發揮著一定的作用。但是抑菌作用始終是微弱的，其應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，已有研究證實小檗堿對于膿毒癥促炎因子的釋放有抑制作用，但由于機體負反饋調節，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制極其復雜，仍需要全面的探討小檗堿在膿毒癥中的分子機制。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后也提供了新思路，臨床應進一步確認小檗堿的治療效果，探討小檗堿對于膿毒癥的保護作用機制。