膿毒癥患者肺損傷治療靶點(diǎn)研究進(jìn)展

任夢(mèng)涵 秦海東 沈華

膿毒癥是由機(jī)體對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)引起的包括生理、生物和生化異常的臨床綜合征。其可導(dǎo)致多器官功能障礙和死亡,治療難度大,致死率高,嚴(yán)重的膿毒癥死亡率高達(dá) 30.8%～42%[1],嚴(yán)重威脅人類健康。

肺是膿毒癥中最脆弱的器官[2],既是膿毒癥攻擊的靶點(diǎn),也會(huì)引發(fā)炎癥因子風(fēng)暴,加重膿毒癥,甚至威脅生命[3]。因此在膿毒癥的患者中,呼吸系統(tǒng)是極其有潛力的治療靶點(diǎn)。但目前臨床上對(duì)于膿毒癥肺損傷尚無有效的治療方法[4]。因此該文對(duì)膿毒癥患者肺損傷治療靶點(diǎn)研究進(jìn)展予以綜述,希望對(duì)膿毒癥肺損傷的治療提供幫助。

一、基因相關(guān)

基因組學(xué)表示,膿毒癥患者出現(xiàn)炎癥反應(yīng)和免疫抑制等表現(xiàn)后,大多數(shù)基因的表達(dá)水平發(fā)生變化,其中一些基因已被確定為膿毒癥患者器官衰竭治療的潛在靶點(diǎn)。

環(huán)狀RNAWDR33可通過靶向微RNA ( microRNA,miRNA/miR)-217-5p/ 應(yīng)激相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白1軸緩解膿毒癥相關(guān)急性肺損傷中的人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷[5]。敲低環(huán)狀RNAPalm2可通過miR-450b-5p/ROCK1(Rho Associated Coiled-Coil Containing Protein Kinase 1)軸減輕脂多糖誘發(fā)的肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和炎癥,該內(nèi)源RNA網(wǎng)絡(luò)可能參與膿毒癥肺損傷并有望成為治療膿毒癥肺損傷的有效靶點(diǎn)[6]。環(huán)狀RNAVMA21通過靶向microRNA-497-5p/CD2相關(guān)蛋白軸改善膿毒癥大鼠肺損傷[7]。長鏈非編碼RNA(long non-codingRNA, lncRNA) MEG3抑制可通過上調(diào)miR-93阻斷Toll樣受體(Toll-like receptor, TLR)4/髓樣分化因子88/核因子κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)通路來抑制膿毒癥引起的肺損傷的進(jìn)展[8]。

二、NF-κB相關(guān)

NF-κB是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子控制基因,與NF-κB抑制蛋白結(jié)合后以非活性形式存在于細(xì)胞質(zhì)中,激活可參加細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)脂多糖等物質(zhì)的刺激使NF-κB抑制蛋白激酶被激活時(shí),NF-κB抑制蛋白可激活和降解,使NF-κB激活并易位至細(xì)胞核,促進(jìn)炎癥介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄,加重炎癥反應(yīng)[9]。因此NF-κB是一個(gè)有吸引力的治療靶點(diǎn)。

由麻黃、苦杏仁、甘草等草藥制作的化濕敗毒方可通過下調(diào)TLR4/NF-κB通路和上調(diào)磷脂酰肌醇-3-激酶( phosphatidylinositol-3-kinase, PI3K) /蛋白激酶 B ( protein kinase B, PKB /Akt)通路,抑制細(xì)胞因子風(fēng)暴,對(duì)膿毒癥肺損傷發(fā)揮治療作用[10]。熱休克因子1通過上調(diào)腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子3的表達(dá)抑制NF-κB信號(hào)通路,保護(hù)膿毒癥引起的急性肺損傷[11]。人間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞小細(xì)胞外囊泡通過調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和NF-κB通路的作用減輕小鼠膿毒癥引起的急性肺損傷[12]。硫化氫供體GYY4137 通過抑制血小板衍生生長因子受體β/Akt/NF-κB/NOD 樣受體蛋白 3 (NOD-like receptor protein 3, NLRP3)通路減輕膿毒癥引起的小鼠急性肺損傷[13]。在巨噬細(xì)胞中表達(dá)的Ⅱ型跨膜糖蛋白CD38,通過激活含src同源2結(jié)構(gòu)域酪氨酸磷酸酶2和導(dǎo)致布魯頓酪氨酸蛋白激酶去磷酸化來抑制布魯頓酪氨酸蛋白激酶激活,從而阻止下游靶標(biāo)NF-κB和NLRP3的激活,預(yù)防脂多糖所致急性肺損傷。表明上調(diào)CD38活性和抑制TLR4激活下游的布魯頓酪氨酸蛋白激酶是預(yù)防肺損傷的潛在策略[14]。

三、NLRP3相關(guān)

NLRP3炎性體是一種高分子量胞質(zhì)蛋白復(fù)合物,由 NLRP3、凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白 (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD, ASC )和效應(yīng)蛋白半胱氨酸蛋白酶-1前體組成,其與過度炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。在外源性或內(nèi)源性刺激下,它可以通過 ASC 的 CARDs 結(jié)構(gòu)域募集 ,從而導(dǎo)致半胱氨酸蛋白酶-1前體的切割和激活,隨后白介素-1β前體和白介素-18前體被加工成它們的活動(dòng)形式,引發(fā)炎癥反應(yīng)[15]。抑制NLRP3炎性體復(fù)合物的激活,可抑制促炎細(xì)胞因子的釋放,恢復(fù)膿毒癥患者肺功能。故抑制NLRP3炎癥小體信號(hào)可成為新型藥物靶點(diǎn)。

S100鈣結(jié)合蛋白A9阻斷可部分通過抑制NLRP3通路預(yù)防脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷[16], 妥珠單抗是白介素-6受體抑制劑,可通過降低S100鈣結(jié)合蛋白A12/NLRP3軸,改善膿毒癥肺損傷[17]。血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1, HO-1)表達(dá)增加可通過調(diào)節(jié)自噬通量的激活,抑制NLRP3炎癥小體的水平,減輕肺損傷[18]。4-苯-吲哚衍生物1,2-二醇通過破壞 NLRP3-NIMA相關(guān)蛋白激酶7(NIMA-ralated kinase1, NAK7) 相互作用和隨后的 NLRP3 炎性體組裝和激活來抑制 NLRP3 炎癥小體[19]。LBH通過抑制炎癥和NLRP3炎性體減輕膿毒癥肺損傷小鼠模型的肺損傷[20]。

四、核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-E2-related factor 2, Nrf2)相關(guān)

在外源刺激(如氧化和異物應(yīng)激)下,多效性轉(zhuǎn)錄因子Nrf2作為一種重要的氧化還原敏感因子,可從其抑制物Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1)中解離,轉(zhuǎn)位到細(xì)胞核中,與抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合,并驅(qū)動(dòng)抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表達(dá),如HO-1等[21],激活Nrf2可以降低脂多糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和死亡率,以Nrf2為基礎(chǔ)的治療可以作為一個(gè)有吸引力的靶點(diǎn)。

Nrf2通過調(diào)節(jié)自噬和 NF-κB/過氧化物酶體增殖物激活受體γ介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞極化,在膿毒癥引起的肺損傷和炎癥中發(fā)揮保護(hù)作用[22]。阿齊沙坦通過Nrf2/HO-1信號(hào)通路減弱脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷[23]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞通過上調(diào) Nrf2/HO-1通路,下調(diào)NLRP3發(fā)揮對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷的保護(hù)作用[24]。5-甲氧基黃酮通過促進(jìn)Nrf2介導(dǎo)的抑制支氣管上皮細(xì)胞中的還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4/TLR4/NF-κB/p38絲裂原活化蛋白激酶軸和巨噬細(xì)胞中的M1極化來減輕脂多糖介導(dǎo)的肺損傷。表明5-甲氧基黃酮可能適用于開發(fā)治療肺損傷的新藥[25]。

五、鐵死亡相關(guān)

鐵死亡是一種新的細(xì)胞死亡方式,鐵平衡穩(wěn)態(tài)受到破壞,引發(fā)芬頓反應(yīng)使細(xì)胞內(nèi)過氧化,引發(fā)細(xì)胞死亡。與此同時(shí)抗氧化系統(tǒng)被激活,可抑制鐵死亡。抑制膿毒癥期間鐵死亡被認(rèn)為是治療膿毒癥的有效療法。

膿毒癥時(shí)肺組織細(xì)胞中跨膜糖蛋白Mucin1抑制,使肌動(dòng)蛋白Keap1表達(dá)增加,糖原合成激酶-3β的磷酸化水平降低,抑制Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核,谷胱甘肽過氧化物酶4的表達(dá)水平下降,導(dǎo)致鐵死亡,Mucin1可作為膿毒癥肺組織鐵死亡的治療靶點(diǎn)[26]。損傷相關(guān)分子模式細(xì)胞外冷誘導(dǎo)RNA結(jié)合蛋白,可通過降低谷胱甘肽過氧化物酶4和增加脂質(zhì)活性氧類誘導(dǎo)膿毒癥肺內(nèi)鐵死亡[27]。鐵死亡脂質(zhì)過氧化可以促進(jìn)核轉(zhuǎn)錄因子c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK) 的作用,激活鐵蛋白自噬。哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1是自噬過程中的調(diào)控因子,硫化氫通過阻斷哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路,減輕膿毒癥所致急性肺損傷的鐵死亡[28]。

六、焦亡相關(guān)

細(xì)胞焦亡是細(xì)胞程序性死亡的方式之一,可通過炎性小體識(shí)別病原體和損傷相關(guān)分子模式,促進(jìn)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-1激活,誘導(dǎo)GSDMD(Gasdermin D)的裂解產(chǎn)生N-末端片段,使成熟的白介素-1β和白介素-18分泌,隨后細(xì)胞裂解[29]。近年研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞焦亡在肺部炎癥和損傷中發(fā)揮重要的作用,可作為膿毒癥肺損傷治療的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

肝素治療可以通過阻斷脂多糖誘導(dǎo)的胱天蛋白酶11激活來抑制肺內(nèi)皮細(xì)胞的焦亡,阻斷胱天蛋白酶11依賴的炎癥反應(yīng)[30]。降糖藥丁福明通過AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)依賴性途徑抑制NLRP3介導(dǎo)的細(xì)胞焦亡,上調(diào)自噬和Nrf2蛋白水平,減輕膿毒癥引起的急性肺損傷[31]。福多司坦通過硫氧還蛋白相互作用蛋白/NLRP3/GSDMD通路抑制細(xì)胞焦亡,減輕膿毒癥小鼠的急性肺損傷[32]。

七、中性粒細(xì)胞相關(guān)

中性粒細(xì)胞作為抵抗感染的第一道屏障,可通過吞噬、脫顆粒和中性粒細(xì)胞胞外陷阱的形成來消滅病原體[33]。研究發(fā)現(xiàn),在肺損傷過程中,中性粒細(xì)胞的大量浸潤加重肺水腫。因此抑制中性粒細(xì)胞損傷可作為治療膿毒癥肺損傷的有效靶點(diǎn)。

耳迷走神經(jīng)刺激通過抑制中性粒細(xì)胞浸潤和中性粒細(xì)胞胞外陷阱形成來減輕脂多糖誘導(dǎo)的急性肺損傷,因此迷走神經(jīng)刺激術(shù)是治療各種炎癥性疾病的一種有前景的方法[34]。腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白6通過使細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路失活抑制中性粒細(xì)胞胞外陷阱形成,改善膿毒癥肺損傷,腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白6可能是膿毒癥相關(guān)肺損傷的潛在靶點(diǎn)[35]。P2Y12 受體抑制劑坎格雷洛抑制肺組織中G蛋白偶聯(lián)受體17的表達(dá),從而調(diào)節(jié)肺炎癥反應(yīng)和中性粒細(xì)胞募集,并改善膿毒癥期間肺損傷, 坎格雷洛可能是膿毒癥引起的肺損傷的潛在治療藥物[36]。

膿毒癥肺損傷的發(fā)生率高,其治療至關(guān)重要。此綜述總結(jié)了目前在基因、蛋白及細(xì)胞方面對(duì)膿毒癥肺損傷治療的研究,提示新的治療靶點(diǎn)與方案。未來有望通過新的靶點(diǎn)研制有效藥物,緩解膿毒癥急性肺損傷。但新型靶點(diǎn)的研究還處在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段,應(yīng)用于臨床還需要進(jìn)一步提供有效證據(jù)。與此同時(shí),各種信號(hào)通路雖有自己獨(dú)特的信號(hào)級(jí)聯(lián),也互相交錯(cuò),互相影響。如抑制Nrf2通路可以導(dǎo)致NLRP3的激活。因此膿毒癥肺損傷的治療路徑錯(cuò)綜復(fù)雜,仍需進(jìn)一步研究和探索。