膿毒癥的分子細胞學研究進展

史玉龍周大勇

【摘要】細胞因子借助其自身表達從而刺激其他細胞，使其能夠在炎癥、凝血、血管功能的改變中起到重要作用，通過觀察不同類別的細胞介質在宿主反應的相互關系和相互影響，促使人們尋求更加積極有效的治療靶點，從而提升膿毒癥患者的生存率，降低醫療成本。筆者主要綜述了幾種細胞因子在膿毒癥發病機制中的作用以及病程中的變化水平。

【關鍵詞】膿毒癥；細胞因子；研究進展

【中圖分類號】R329.2【文獻標志碼】 A【文章編號】1007-8517（2016）21-0039-04

Abstract：

Keywords：

膿毒癥是指微生物入侵機體后引起感染進而導致全身性炎癥反應綜合征的一種表現，是人體對感染的先天免疫反應導致的，它可以使細胞和組織出現損傷[1]，從而導致全身性的嚴重感染和多器官功能障礙（MODS），本病通常具有較高的死亡率，臨床上按照患者病情的嚴重程度可將其分為：膿毒癥、嚴重膿毒癥、膿毒性休克及多器官功能衰竭[2]。

膿毒癥的臨床表現通常包括以下三個方面：原發性感染病灶的出現；全身性炎性反應；組織器官灌注不足和功能下降[3]。膿毒癥的病理發展有其復雜的過程，主要包括細胞因子的釋放、中性粒細胞及單核細胞的激活以及血漿蛋白級聯系統（如補體系統、內源性及外源性凝血途徑、纖維蛋白溶解系統）的激活[4]，膿毒癥通常是炎癥、凝血和纖維蛋白溶解共同作用產生的結果，故需了解炎癥細胞因子的產生過程和細胞因子的信號轉導在膿毒癥發展過程所起到的作用及其產生的一系列影響。

1蛋白C系統

蛋白C（PROC）系統是一種重要的凝血調控系統，主要包含蛋白（CPC）、蛋白S（PS）、蛋白C抑制物（PCI）及血栓調節蛋白（TM）?；罨鞍證（APC）在嚴重膿毒癥中發揮重要作用，從PROC到APC的轉化通常依賴于凝血酶與血栓調節蛋白（TM）的復合體[5]。

抗凝性是蛋白C系統的特性之一。膿毒癥發生后，單核-巨噬細胞被一些組織因子激發后，可以引發血管損害從而快速啟動凝血系統，并產生凝血因子IXa或Xa。細胞因子Xa和Va結合后生成Va-Xa復合物，能夠在短時間內將凝血酶原轉化為凝血酶，從而導致纖維蛋白形成并激活血小板及內皮細胞[6]。血栓調節蛋白（TM）和凝血酶存在著很高的親和力，凝血酶—血栓調節蛋白復合物可以使凝血酶發揮促進PROC活化的作用，促使PROC激活率遠遠超過其正常值，并且能夠在很大程度上抑制凝血酶的活性，降低其激活血小板和內皮細胞的能力。EPCR與PROC結合后圍繞在凝血酶—血栓調節蛋白復合物周圍。PROC被激活后形成APC，其仍是與EPCR結合的狀態，沒有抗凝活性[7]。從EPCR上解離出來的APC，與蛋白S結合后可以很快發生作用：滅活因子，這樣的作用使因子無法與血小板結合，同時也能夠使凝血酶的產生被抑制，進而阻斷凝血級聯反應。

當患者處于膿毒癥狀態時，機體的抗凝系統功能受到損傷，從而使患者的凝血——纖溶系統功能受到影響，如此會使血管內凝血的發生、發展速度加快，同時機體因為大量血小板的消耗，進而發生機體的廣泛性出血，器官受損加重，導致惡性循環。鐘旋等[8]通過一系列臨床研究證實了PROC基因多態性和膿毒癥發病過程中的血小板濃度有一定的相關性。內皮細胞受到損傷造成炎癥反應加重。而炎癥反應對血管內皮功能也產生作用，會加重血管內皮功能的紊亂。同時血管活性物質從內皮細胞中產生，因而影響血壓。而微血管的功能受損使器官組織灌注量不足，因而引起組織器官功能紊亂以及衰竭[9]。

2鈣結合蛋白S100

S100蛋白家族是鈣結合蛋白家族之一，主要以鈣離子依賴的方式調控細胞活動，其生物學功能有參與炎癥反應、調控細胞的生長與分化等多種功能。家族成員中的S100A8、S100A9、S100A12在細胞外通常作用于白細胞、調控靶細胞增殖、參與調節巨噬細胞以及炎癥細胞的活性等[10]。

S100A12得基因位于人染色體1q21，包括兩個EF手型螺旋—環—螺旋結構，疏水區在其兩側，而鉸鏈區在其中間，鉸鏈區和梭基端擴展區在不同成員中不斷變化，具有獨特的生物學活性[11]。S100A12主要表達中性粒細胞，淋巴細胞、單核細胞中也有表達。S100A12常與RAGE結合，借助細胞內的信號轉導途徑激活反應性氧自由基、絲裂原激活蛋白激酶、NF- kβ和其他信號途徑[12]，比如白介素-1β、6、8（IL-1β、6、8）、血管細胞粘附分子-1（VCAM-1）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等，構成機體的炎性反應、免疫防御反應，調節細胞生長分化、生長抑制、誘導細胞凋亡等。劉志華[13]及侯斐等[14]通過實驗研究發現S100A12可能在機體促炎反應中起著重要的作用。

活化后的巨噬細胞在機體炎癥損傷部位能夠分泌S100A8和S100A9，S100A8和S100A9在Ca2+作用下形成S100A8/A9二聚體復合物，從而可以發揮其生物學功能。S100A8/A9作為急性炎癥反應時活化的噬細胞的標志性蛋白，通常聚集出現在炎癥的急性期[15]，其在炎癥中作為趨化靶點參與調控炎性細胞的遷移和粘附，研究表明[16]在炎癥的急性期中性粒細胞、巨噬細胞等吞噬細胞在炎癥因子刺激下能分泌大量S100A8/A9，激活Toll樣受體4，促進TNF-a分泌，促進內皮細胞粘附單核細胞、中性粒細胞等進入機體炎癥部位，釋放大量炎性細胞因子，參與放大SIRS，導致過度炎癥反應及炎癥損傷，在啟動膿毒癥病程中起關鍵作用。高莎莎[17]通過研究發現S100A8/A9表達與炎癥因子TNF-α、IL-6的表達呈正相關，并與肝臟、肺臟等組織的損傷存在正相關關系，表明其可能會加重炎癥因子引發的炎癥反應，在新生兒膿毒癥中起重要作用。S100A8/A9還可以刺激L-選擇素的脫落，上調并活化粘附分子Mac-1，誘導中性粒細胞通過Mac-1粘附于纖維蛋白原[18]，使中性粒細胞遷移至病變部位從而參與炎癥反應。徐玉東等[19]對臨床研究發現血漿S100A8/A9濃度在膿毒癥患者中處于高表達。

3降鈣素原

降鈣素原（PCT）由116個氨基酸組成的蛋白質分子，由甲狀腺C細胞合成與分泌。降鈣素原在生理狀態下幾乎不能被檢測到，但是當機體受到細菌感染或者發生全身嚴重細菌感染，降鈣素原（PCT）水平會表現為異常升高，并且與疾病感染的嚴重程度具有相關性[20]。王嬌等[21]將85例膿毒癥患者分為早期、重度、膿毒性休克三組，通過臨床觀察發現膿毒性休克組患者降鈣素原水平顯著高于早期膿毒癥患者組（P<0.05），也高于重度膿毒癥患者組（P<0.05）。血清降鈣素原檢測可以動態監測膿毒癥患者病情的變化，反映膿毒癥患者細菌感染的嚴重程度，為臨床醫師評估患者病情的轉歸提供了有效的客觀依據。伍方紅等[22]經過臨床觀察75例膿毒癥患者，發現預后良好的膿毒癥患者一般PCT下降幅度大或治療前升高的水平比病情嚴重的患者低。劉楊等[23]將56例膿毒癥患者分為生存組和死亡組，通過觀測發現死亡組患者其發病早期降鈣素原明顯升高，經過分析得知PCT對死亡的預測有較高的敏感性。

5巨噬細胞

細菌感染引發膿毒癥時，機體的第一道防線是巨噬細胞。膿毒癥早期典型特征是巨噬細胞異?；罨痆24]。李曉萍等[25]研究表明血清巨噬細胞MIP-2有助于膿毒癥的早期診斷，能有效評估膿毒癥的發展過程。LPS、BLP、LTA與Toll樣受體結合，可以啟動巨噬細胞活化，激活炎癥信號，釋放多種炎癥介質，而活化的細胞免疫反應又可以反饋性調節免疫反應的強度[26]，通過體循環分泌到達靶細胞和靶組織部位，發揮其生物學活性，從而引起炎癥反應。巨噬細胞通過其表達G蛋白偶聯轉膜結構域、補體受體、免疫球蛋白Fc段受體、Toll-like受體和細胞因子受體等多種受體參與炎癥調節。TREM-1分子是新發現的噬細胞標志物[27]， TREM-1和內段信號分結合組成TREM-1 /DAP 12通路，能夠活化巨噬細胞，調節炎癥反應。炎癥與感染過程中，TREM-1可溶性成分被釋放至循環中，膿毒癥可溶性TREM-1的升高與較差的預后具有相關性[28]?；颊甙l生膿毒癥時，因為巨噬細胞釋放促炎因子的能力下降，釋放抑制性因子增多，表達協同刺激分子減少，抗原呈遞能力下降，吞噬能力下降，從而自身發生凋亡。張文凱等[29]通過研究表明膿毒癥時肺泡巨噬細胞能夠被激活，使中性粒細胞遷移。

6脂多糖

膿毒癥感染中約50%是革蘭陰性桿菌引起的感染，而革蘭陰性桿菌的主要胞壁成分是脂多糖[30]。脂多糖在LBP結合蛋白的幫助下，能夠與單核細胞表面受體TLR4、CD 14分子結合，形成一種三分子復合物，活化核內NF-KB和ERK等信號通路，釋放TNF-α和IL-1等促炎性細胞因子[31]，導致機體廣泛炎性反應的發生。炎癥因子的增多使內皮細胞粘附性增加，加劇促凝及抗凝血功能異常[32]。LPS 經LBP/CD14 的識別和調控后使細菌對LPS 的敏感性增強，導致內皮細胞的受損、血管通透性的增加以及凝血功能的異常。周榮等[33]通過實驗研究發現經大鼠尾靜脈注射LPS后，大鼠TNF-α及IL-1β濃度升高，表明其可誘導膿血癥的發生。

7超敏C反應蛋白

C反應蛋白（CRP）是機體炎癥、感染、創傷等導致組織損傷時所產生，主要由IL-6刺激下有肝臟合成，炎癥開始后的6～12h就能夠在血液中檢測到升高的CRP，48H能夠達到高峰。急性感染及炎癥反應時，CRP的水平可以達到正常值的成百上千倍，當致病因素消除后CRP的血漿濃度也隨之下降，逐漸恢復至正常。趙永強等[34]通過研究發現73例膿毒癥新生兒患者血清CRP濃度要高于非感染性患兒（P<0.05），表現其在新生兒膿毒癥的診斷中具有重要參考意義。CRP的數值與疾病感染強度相關，CRP水平升高會增加器官衰竭及死亡風險，病情好轉的標志之一是CRP水平下降。吳健等[35]將67例ICU病房中的危重患者按病情改善情況分為預后良好組和預后不良組，兩組分別為33例和34例，通過臨床觀察發現，預后不良組的APACHEⅡ評分明顯高于預后良好組，且預后不良組CRP水平高于預后良好組。

總之，膿毒癥發生和發展是一個極其復雜的病理過程，是基于各種感染因素引起的一種全身廣泛炎癥反應綜合征，目前對于膿毒癥免疫細胞凋亡的機制問題已經有了比較深刻的認識，在先進的科研技術的基礎上，深化基礎研究，積極探索膿毒癥的病理生理學機制，進行多途徑，多環節的探索，科學開展各種臨床研究，才能更好地尋找到膿毒癥的治療靶點。

參考文獻

[1]

Galley H F.Oxidative stress and mitochondrial dusfunction in sepsis[J].BrJ Anaesh，2011，107（1）：57-64.

[2]吳孟超，吳在德.黃家駟外科學[M].7版.北京：人民衛生出版社，2008：117-118.

[3]Bone RC， Balk RA， Cerra FB， et al. Definitions for sepsis and organfailure and guidelines for the use of innovative therapies in sepsis.TheACCP/SCCM Consensus Conference Committee. American Collegeof Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine[J].Chest，1992， 101（6）：1644-1655.

[4]呂昌龍，李殿俊.醫學免疫學[M].北京：高等教育出版社，2008：1-3.

[5]RLSSL，LL ，J A. Management of sepsis[J].N Engl J Med， 2006，355（16）：1699-1713.

[6]劉曉蓉，任新生.膿毒癥凝血機制及組織因子通路抑制劑治療的研究現狀及治療進展[J].中國急救醫學，2005， 11（11）：833-835.

[7]Spek CA， Koster T，Rosendaal F R，et al.Genotypic variation in the promotor region of the protein C gene is associatedwith plasma protein C levels and thrombotic risk[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，1995，15 （2）：214-218.

[8]鐘旋，王鼎，孫筱放，等. Protein C啟動子區SNP-1654T/C和-1641A/G與膿毒癥中血小板減少癥的關系[J].廣東醫學，2013，34（23）：3615-3617.

[9]魏芳，王立華.膿毒癥與內皮細胞功能異常[J].國際移植與血液凈化雜志，2006，9（5）：9-12.

[10]Heizmann CW， Ackermann GE， Galichet A.Pathologies involving the S100 protein and RAGE[J].Subcell Biochem，2007，45：93-138.

[11]Mori Y， Kosaki A， Kishimoto N，et a1.Increased plasma S100A12 （EN-RAGE） levels in hemodialysis patients with atherosclerosis[J].Am J Nephro1，2009，29 （1）：18-24.

[12]劉喜旺，陳齊興，舒強.血漿S100A12與嬰幼兒體外循環術后肺感染性肺部并發癥的相關性研究[J].中華急診醫學雜志，2012，21（10）：1134-1139.

[13]劉志華. S100A12在新生大鼠膿毒癥中的表達及意義[J].蘇州大學學報，2014，13（12）：46-49.

[14]侯斐，王立魁，王紅. 膿毒癥患者全血中鈣結合蛋白S100A12的基因表達水平研究[J]. 臨尿和實驗醫學雜志，2013，12（23）：1948-1953.

[15]戴貴軍，孫建輝，白江濤. S100A8/A9在炎癥和腫瘤中的分子機制研究進展[J].醫學綜述，2010，16（13）：1947-1950.

[16]張青，徐劍錢.內毒素致傷大鼠肺組織TNF-α、IL-6的mRNA表達及NF-IL6活化研究[J].中國危重病急救醫學，2001，18（9）：523-526.

[17]高莎莎. S100A8/A9在新生大鼠膿毒癥中的表達變化及意義[J].蘇州大學學報，2013，13（12）：57-61.

[18]Nacken W， Roth J， SorgC，et al.S100A9/S100A8：Myeloid Representatives of the S100 Protein Family as Prominent Players in Innate Immunity[J].Micrsc Res Tech，2003，60（6）：569-580.

[19]徐玉東，尹磊森.S100A8蛋白在炎癥中的作用[J].生理學報，2012，64（2）：231-237.

[20]張延蕊，楊坤，馬玉靜. 降鈣素原早期診斷膿毒癥的價值[J]. 中華實用診斷與治療雜志，2014，28（9）：910-911.

[21]王嬌，劉雪燕，王麗. 降鈣素原及乳酸水平在膿毒癥中的臨床意義[J].中外醫療，2015，3：177-178.

[23]劉楊，馬少林，王學斌，等. 降鈣素原、D-二聚體與乳酸對膿毒癥患者預后評估的臨床價值研究[J].內科急危重癥雜志，2011，17（1）：17-18.

[24]馮黎黎.九香蟲提取物調控巨噬細胞功能改善膿毒癥的機制研究[D].南京：南京大學，2013.

[25]李曉萍，張志堅，屈紀富. 血清巨噬細胞炎癥蛋白-2在膿毒癥患者病情嚴重程度及預后中的評估價值[J].第三軍醫大學學報，2013， 35（15）：1591-1595.

[26]楊小梅，韓根成，馬遠方.巨噬細胞在膿毒癥中的免疫調節作用研究進展[J].軍事醫學，2013，37（6）：469-471.

[27]Colonna M， Facchetti F. triggering receptor expressed on myeloid cells： a new player in acute inflammatory responses[ J]. Infect. Dis， 2003， 187：397-401.

[28]汪峰，孫自墉.Tim-3在CD8+ T細胞上的表達及功能研究[J].現代免疫學雜志，2010，6：458-461.

[29]張文凱，呂潔萍，強準. 肺泡巨噬細胞在膿毒癥急性肺損傷中的作用[J].中國藥物與臨床，2013，13（7）：876-878.

[30]胡劍江.參附注射液對內毒素休克大鼠肝臟的保護作用及機制研究[D].北京：北京中醫藥大學，2007.

[31]王翔，易省陽.膿毒癥相關新型生物標志物研究進展[J].中華實用診斷與治療雜志，2015，29（8）：736-738.

[32]王月華，李妍.膿毒癥發病機制研究進展[J].中國病原生物學雜志，2010，5（4）：299-301.

[33]周榮，丁曉莉，劉良明.脂多糖致膿毒癥大鼠血管內皮細胞凋亡的實驗觀察[J].循環醫學雜志，2015，25（4）：7-10.

[34]趙永強，蘇艷琦. 降鈣素原及超敏C反應蛋白檢測在新生兒膿毒癥診斷治療中的意義[J].中國現代藥物應用，2016，10（11）：1-3.

[35]吳建，李澎，陳衛民. 血清C反應蛋白水平預測危重癥患者預后的臨床研究[J]，中國醫科大學學報，2007，36（3）：358.

（編輯：穆麗華）