匡重伸，叢竹凱，吳長毅，楊 寧，宗亞楠，郭向陽

(北京大學(xué)第三醫(yī)院 麻醉科，北京 100191)

膿毒癥是由于宿主對(duì)感染的免疫反應(yīng)失調(diào)而引起的危及生命的器官功能障礙，是臨床常見的急危重癥，具有發(fā)病率高、病死率高、治療費(fèi)用高的特點(diǎn)。近年來，盡管抗感染治療和器官支持技術(shù)已取得長足進(jìn)步，但膿毒癥的發(fā)病率及病死率一直居高不下，究其原因主要是膿毒癥的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，缺乏針對(duì)性的治療方法[1]。因此，積極探索膿毒癥發(fā)病機(jī)制，尋找有效干預(yù)靶點(diǎn)對(duì)膿毒癥的治療具有重要意義。

“炎癥風(fēng)暴”又稱為“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，是膿毒癥發(fā)生的關(guān)鍵機(jī)制之一，主要表現(xiàn)為血液循環(huán)中細(xì)胞因子水平升高和免疫細(xì)胞過度激活，繼而引起炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)， 最終可導(dǎo)致患者出現(xiàn)多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)甚至死亡[2]。近年來眾多臨床及基礎(chǔ)研究表明，內(nèi)脂素(visfatin)作為一種重要的細(xì)胞因子，參與膿毒癥引起的“炎癥風(fēng)暴”以及相關(guān)臟器損傷的發(fā)生發(fā)展。鑒于內(nèi)脂素在膿毒癥中的重要作用，本文就內(nèi)脂素的生理功能及其在膿毒癥相關(guān)臟器損傷中的作用及其機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 內(nèi)脂素的發(fā)現(xiàn)及命名過程

1957年有學(xué)者發(fā)現(xiàn)煙酰胺單核苷酸腺苷轉(zhuǎn)移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT)是細(xì)胞內(nèi)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD)合成過程中補(bǔ)救途徑的限速酶，主要以二聚體的形式分布在細(xì)胞質(zhì)、線粒體及細(xì)胞核內(nèi)，參與NAD的代謝，直到2001年其編碼基因才被鑒定出來[3]。1994年，有研究分離出一種新的細(xì)胞因子樣分子，該分子可與IL-7及干細(xì)胞因子協(xié)同刺激前B細(xì)胞集落形成，因此將其命名為前B細(xì)胞集落增強(qiáng)因子(pre-B-cellcolony-enhancing factor，PBEF)[4]。2002年，有研究證實(shí)小鼠PBEF具有NAMPT的酶活性功能，其氨基酸序列與原核生物的NAMPT基因同源，進(jìn)而證明NAMPT與PBEF是同一個(gè)分子[5]。2005年，有研究發(fā)現(xiàn)PBEF在內(nèi)臟脂肪細(xì)胞中具有高水平表達(dá)，是一種新的脂肪因子，將之稱為內(nèi)臟脂肪素，簡稱內(nèi)脂素[6]。因此，該蛋白質(zhì)有3種明顯不同的生物學(xué)功能，并有3個(gè)名稱：NAMPT、PBEF和visfatin。三者雖然名稱不同，但為同一種蛋白。

2 內(nèi)脂素的分布

正常生理情況下，內(nèi)脂素廣泛分布于全身的組織器官，包括肝臟、免疫細(xì)胞、肺、腸道等，其中，肝臟和免疫細(xì)胞表達(dá)水平最高。在病理狀態(tài)下，例如膿毒癥、急性肺損傷(acute lung injury，ALI)、炎性腸病等，內(nèi)脂素在相應(yīng)病變的器官組織或血液中的表達(dá)可顯著增高，從而參與局部或全身的病理反應(yīng)[7](圖1)。

A.NAMPT在正常組織中普遍表達(dá)，它在肝臟和免疫細(xì)胞中高度表達(dá),不同顏色字體表示NAMPT在細(xì)胞和組織中的表達(dá)水平; B.病理狀態(tài)下，NAMPT在器官組織和外周血表達(dá)水平升高; NAMPT：煙酰胺單核苷酸腺苷轉(zhuǎn)移酶圖1 NAMPT在人體內(nèi)的表達(dá)和分布Fig 1 Expression and distribution of NAMPT in the human body[7]

3 內(nèi)脂素的生物學(xué)功能

內(nèi)脂素的生理功能復(fù)雜，目前已知的功能主要包括3方面：NAD合成過程中的限速酶、生長因子、細(xì)胞因子。內(nèi)脂素作為NAD合成限速酶的作用最早被發(fā)現(xiàn)，對(duì)維持細(xì)胞能量代謝及正常生理功能起重要調(diào)控作用[4]。近年來，隨著研究的深入，內(nèi)脂素在生長因子和細(xì)胞因子方面的作用也引起了學(xué)者們的關(guān)注。

3.1 內(nèi)脂素的生長因子功能

內(nèi)脂素作為一種生長因子，在免疫細(xì)胞激活、血管生成中起著重要的作用。有研究表明，內(nèi)脂素在激活的中性粒細(xì)胞中表達(dá)明顯上調(diào)，在培養(yǎng)基中加入重組內(nèi)脂素可抑制中性粒細(xì)胞的凋亡[8]。內(nèi)脂素表達(dá)上調(diào)可誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞的激活，反之，抑制內(nèi)脂素的表達(dá)可顯著抑制T淋巴細(xì)胞的激活[9]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，條件敲除小鼠淋巴細(xì)胞的內(nèi)脂素基因可導(dǎo)致胸腺細(xì)胞數(shù)量顯著減少，外周T和B淋巴細(xì)胞幾乎完全消失[10]。以上研究表明，內(nèi)脂素是免疫細(xì)胞發(fā)育、成熟、激活以及凋亡過程中的重要調(diào)節(jié)因子。在血管生成方面，研究表明內(nèi)脂素可以促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞成熟，敲除內(nèi)脂素基因可促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞凋亡，降低血管平滑肌細(xì)胞成熟至收縮狀態(tài)的能力，內(nèi)脂素轉(zhuǎn)基因的人源平滑肌細(xì)胞存活率顯著提高[11]。

3.2 內(nèi)脂素的細(xì)胞因子功能

近期的研究表明，內(nèi)脂素參與炎性反應(yīng)的發(fā)生發(fā)展。內(nèi)脂素的促炎作用主要體現(xiàn)在如下兩個(gè)方面：

1)參與調(diào)控細(xì)胞因子的產(chǎn)生，內(nèi)脂素可激活單核細(xì)胞產(chǎn)生促炎(IL-1β、IL-6和TNF)和抗炎(IL-1Ra和IL-10)細(xì)胞因子，具有調(diào)控免疫細(xì)胞炎性反應(yīng)激活的能力[12]。過表達(dá)內(nèi)脂素可顯著增加人肺癌II型上皮細(xì)胞系和人肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞趨化因子IL-8、IL-16和CCR3的產(chǎn)生，并顯著增強(qiáng)IL-1β介導(dǎo)的細(xì)胞通透性，抑制內(nèi)脂素表達(dá)可獲得相反的結(jié)果[13]。此外，在血管內(nèi)皮細(xì)胞中，內(nèi)脂素可通過激活NF-KappB通路增強(qiáng)多種趨化因子的表達(dá)，并可促進(jìn)細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule，ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule，VCAM-1)和E-選擇素等黏附分子的表達(dá)[14]。以上研究均證實(shí)內(nèi)脂素是一種細(xì)胞因子，參與調(diào)控免疫細(xì)胞及非免疫細(xì)胞炎性因子的分泌，說明其在炎性反應(yīng)過程中起著重要的作用。

2)對(duì)炎性細(xì)胞趨化、遷移、激活、分化及吞噬等方面產(chǎn)生影響。有研究表明，給予小鼠氣管內(nèi)注射重組人內(nèi)脂素后，支氣管肺泡灌洗液(broncho-alveolar lavage fluid，BALF)中白細(xì)胞計(jì)數(shù)顯著增加[15]；內(nèi)脂素還可以促進(jìn)B淋巴細(xì)胞的遷移，并且呈現(xiàn)出明顯的劑量依賴性關(guān)系[16]。以上研究表明，內(nèi)脂素有炎性細(xì)胞趨化因子的作用。內(nèi)脂素可促進(jìn)T淋巴細(xì)胞增殖，增強(qiáng)T細(xì)胞效應(yīng)器功能并誘導(dǎo)T細(xì)胞介導(dǎo)的反應(yīng)，可作為人類單核細(xì)胞的有效激活劑[16]；內(nèi)脂素還可以劑量依賴性地刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生促炎介質(zhì)，并增加共刺激分子的表達(dá)，從而誘導(dǎo)、增強(qiáng)T細(xì)胞免疫應(yīng)答[16]。在細(xì)胞分化及吞噬方面，內(nèi)脂素可誘導(dǎo)單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的分化，增強(qiáng)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的吞噬功能，并能刺激眾多免疫細(xì)胞群產(chǎn)生廣泛的炎癥介質(zhì)[17]。

4 內(nèi)脂素與膿毒癥臟器損傷

近年來多項(xiàng)臨床研究表明，患者入院時(shí)血清內(nèi)脂素水平是住院死亡率的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。與健康人相比，膿毒癥患者的血清內(nèi)脂素水平顯著升高，膿毒癥休克亞組患者血清內(nèi)脂素水平升高更明顯[18]；此外，膿毒癥患者血清內(nèi)脂素水平與膿毒癥嚴(yán)重程度評(píng)分、血C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)值、乳酸值、降鈣素原(procalcitonin，PCT)呈正相關(guān)，與CRP、IL-6、IL-10和IL-8和PCT等指標(biāo)相比，內(nèi)脂素是反映膿毒癥和膿毒性休克嚴(yán)重程度和預(yù)后的更好指標(biāo)[19]。

此外，血清內(nèi)脂素水平與危重病患者急性生理與慢性健康狀況評(píng)分Ⅱ(acute physiological and chronic health evaluation Ⅱ，APACHE Ⅱ)、序貫器官衰竭評(píng)分(sequential organ failure assessment，SOFA)、簡化急性生理學(xué)評(píng)分(simplified acute physiology score，SAPS)、腎功能、肝功能和代謝紊亂的生物標(biāo)志物正相關(guān)，提示內(nèi)脂素血清濃度與疾病嚴(yán)重程度密切相關(guān)[19]。因此，血清中內(nèi)脂素水平是評(píng)估ICU危重和膿毒癥患者死亡風(fēng)險(xiǎn)和預(yù)后的一個(gè)非常有價(jià)值的生物標(biāo)志物，也可能是膿毒癥臨床干預(yù)的潛在靶點(diǎn)。

4.1 內(nèi)脂素參與膿毒癥肺損傷

膿毒癥是引起急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的主要病因[20]，多項(xiàng)研究表明內(nèi)脂素在ARDS發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。有研究顯示，人類內(nèi)脂素基因啟動(dòng)子中T-1001G和C-1535T單核苷酸多態(tài)性的攜帶者患ARDS的風(fēng)險(xiǎn)增加7.7倍，表明內(nèi)脂素可能是膿毒癥所致ARDS的遺傳標(biāo)志物[21]。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥導(dǎo)致的ARDS患者血漿中內(nèi)脂素濃度顯著升高，提示內(nèi)脂素是ARDS/VILI重要的炎性因子[13]。在膿毒癥及其他原因?qū)е碌腁RDS中，肺上皮細(xì)胞、白細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中的內(nèi)脂素基因被激活，可合成內(nèi)脂素并將其分泌到血液中，而用抗體中和內(nèi)脂素對(duì)ALI有顯著的保護(hù)作用[22]。這些結(jié)果表明，內(nèi)脂素的過度表達(dá)可能會(huì)促進(jìn)膿毒癥急性肺損傷發(fā)病機(jī)制的啟動(dòng)或加重。新近有研究提示，新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)感染者的病情嚴(yán)重程度與血清內(nèi)脂素的水平相關(guān)[22]。

4.2 內(nèi)脂素參與膿毒癥心肌損傷

內(nèi)脂素在膿毒癥心肌損傷中也發(fā)揮著重要作用。有研究表明，在LPS誘導(dǎo)小鼠膿毒癥模型中，小鼠心肌及血清中內(nèi)脂素均持續(xù)增高，給予內(nèi)脂素抑制劑FK866干預(yù)后，可顯著改善小鼠心肌炎性反應(yīng)、氧化損傷和心臟泵血功能[23]。另一項(xiàng)體外研究使用內(nèi)脂素處理LPS刺激的心肌細(xì)胞損傷模型，可以促進(jìn)IκB/NF-κB信號(hào)通路激活，進(jìn)而使心肌細(xì)胞的黏附分子ICAM-1和VCAM-1的表達(dá)增加，黏附分子可誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞在心臟中聚集和黏附，并導(dǎo)致多種炎性因子的分泌，從而產(chǎn)生心肌損傷[24]。

4.3 內(nèi)脂素參與膿毒癥肝損傷

多項(xiàng)研究表明，內(nèi)脂素參與膿毒癥肝損傷的發(fā)生發(fā)展。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提示，給予小鼠靜脈注射內(nèi)脂素可導(dǎo)致小鼠出現(xiàn)明顯的肝損傷，其血清中丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)水平顯著增高，肝臟HE染色顯示有大量炎性細(xì)胞浸潤，肝組織中IL-1β、TNF-α和IL-6等促炎因子以及肝纖維化標(biāo)志蛋白的表達(dá)顯著增加，其機(jī)制可能與內(nèi)脂素引起了肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和ROS上調(diào)，并激活JNK信號(hào)通路有關(guān)；離體細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，內(nèi)脂素可刺激人肝細(xì)胞系HepG2細(xì)胞中IL-6等促炎介質(zhì)顯著增加，并與NF-κB及STAT3信號(hào)通路激活有關(guān)[25]。此外，在LPS誘導(dǎo)的小鼠膿毒癥肝損傷模型中給予內(nèi)脂素抑制劑FK866對(duì)小鼠進(jìn)行干預(yù)，發(fā)現(xiàn)小鼠血清中ALT 及AST水平顯著降低，肝功能損傷減輕，血清中炎性因子TNF-α、IL-6、CXCL1、IL-1β和IFN-γ水平顯著下降，在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中也觀察到相同的結(jié)果，表明內(nèi)脂素參與了膿毒癥肝損傷的發(fā)生發(fā)展[26]。

5 問題與展望

內(nèi)脂素是機(jī)體的一種重要的促炎細(xì)胞因子，抑制內(nèi)脂素的表達(dá)可減輕膿毒癥相關(guān)性臟器損傷，但目前只有膿毒癥相關(guān)性肺、心、肝損傷的研究報(bào)道，尚未見腸道、腦、腎等其他重要臟器的相關(guān)研究報(bào)道，鑒于這些臟器在膿毒癥中所起的重要作用，而且內(nèi)脂素在這些器官也有廣泛分布，內(nèi)脂素可能在膿毒癥腸損傷、膿毒癥腦病及急性腎損傷中也起著重要的作用，相關(guān)的研究值得進(jìn)一步開展，為探索膿毒癥的機(jī)制及潛在干預(yù)靶點(diǎn)提供更多的科學(xué)依據(jù)。并且，目前雖然在腫瘤領(lǐng)域，內(nèi)脂素抑制劑FK866已應(yīng)用于三期臨床實(shí)驗(yàn)，但在膿毒癥方面，僅限于基礎(chǔ)研究，尚未見臨床實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道，距離臨床的實(shí)際應(yīng)用尚有諸多問題有待解決。而且，目前的研究僅限于觀察內(nèi)脂素作為促炎細(xì)胞因子在膿毒癥中起的作用，但內(nèi)脂素是否會(huì)通過影響NAD的合成代謝以及糖代謝而參與膿毒癥的發(fā)生發(fā)展，以及其可能的機(jī)制，均未見研究報(bào)道，這些都有待于進(jìn)一步的深入探究。