李 響， 王 楊， 葛曉利， 潘曙明

（上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院急診醫(yī)學科，上海 200092）

膿毒癥是指因感染引起宿主反應失調(diào)，導致危及生命的器官功能障礙[1]。 全球發(fā)病率高達667.5/10 萬人，嚴重時可出現(xiàn)休克，死亡率高達46.4%[2]。 近年來，雖然對膿毒癥發(fā)病機制的研究不斷深入，治療手段不斷革新，但僅少數(shù)治療方法被證實能使患者獲益，如早期啟用抗菌藥物、早期足量液體復蘇等[3]。較新的治療方法如粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子 (granulocyte macrophage colony-stimulating factor，GMCSF)、γ 干擾素(interferon γ，IFN-γ)、血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin，TM)、亞甲藍、輕度低溫誘導等[4]的具體療效還有待進一步研究驗證。 膿毒癥的治療效果不理想主要因為其發(fā)病機制復雜， 涉及炎癥和免疫反應過度激活及隨后發(fā)生的免疫抑制[5-8]、凝血功能紊亂[9]、補體激活[10]、內(nèi)皮活化與損傷[11-13]、氧化應激[14]和細胞凋亡[7]等多個方面，單一針對某個靶點的治療難以獲得較理想的結(jié)果。 膿毒癥屬中醫(yī)“傷寒”“外感熱病”“溫毒”等范疇，中醫(yī)講究陰平陽秘，以辨證論治為指導，治病求本，以扶正祛邪、標本兼治為原則，中藥通常具有多靶點作用的特點。 已有大量相關(guān)研究證實中藥對于膿毒癥的治療作用[15-17]。 多項研究表明中藥虎杖(Polygonum cuspidatum Sieb.et Zuc)具有抗炎[18]、抗氧化[19]、調(diào)節(jié)免疫[20]、抗血小板聚集[21-22]、調(diào)節(jié)血脂[23]、保護線粒體[24]等作用，有關(guān)虎杖對膿毒癥治療作用的研究也在不斷增多。 本文將綜述虎杖對膿毒癥治療作用的相關(guān)研究進展及可能的作用機制，為未來的研究提供依據(jù)和支持。

虎杖及其有效成分

虎杖為蓼科(Polygonaceae)蓼屬(Polygonum)多年生灌木狀草本植物，以其干燥根莖入藥，其味微苦、性微寒，歸肝、膽、肺經(jīng)，具有利膽退黃、清熱解毒、散瘀止痛、止咳化痰的功效[25]。 現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，虎杖中主要含有蒽醌類(大黃素、大黃酸、大黃酚等)、二苯乙烯類(虎杖苷、白藜蘆醇等)、黃酮類(橙皮素、蘆丁、槲皮素等)、香豆素類以及一些脂肪酸類化合物[26]，能通過抗炎、抗氧化、改善細胞連接、抗細胞凋亡等多種作用改善膿毒癥預后[27-28]。

虎杖的抗炎作用

在膿毒癥發(fā)病早期，病原體及其產(chǎn)生的毒素入血，可刺激機體產(chǎn)生各種促炎因子如白介素(interleukin，IL)-1、IL-6、腫瘤壞死因子 α(tumor necrosis factor α，TNF-α)等，研究發(fā)現(xiàn)，核因子-κB(nuclear factors-κB，NF-κB)和促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)是上述促炎因子的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子[29]； 而脂多糖(lipopolysaccharide，LPS) 可通過乙?；饔?， 使細胞內(nèi)沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1) 與高遷移率族蛋白B1(high mobility group box protein 1，HMGB1)解離，HMGB1 釋放入血[30]，促進促炎因子釋放。 早期炎癥因子 TNF-α、IL-6 和晚期釋放的HMGB1 相互促進， 形成炎癥細胞因子風暴，破壞凝血、免疫和黏膜屏障等系統(tǒng)，最終引發(fā)致死性的膿毒性休克和多器官功能障礙 (multiple organ dysfunction，MODF)綜 合 征 (multiple organs dysfunction syndrome，MODS)[31-33]。Wang 等[34]的研究顯示白藜蘆醇既能通過磷脂酶D(phospholipase D，PLD) 調(diào)控 Toll 樣受體 4 (Toll-like receptor 4，TLR-4)的下游信號分子鞘氨醇激酶1 (sphingosine kinase 1,SphK1)、胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase1/2，ERK1/2) 和 NF-κB， 減少人原代單核細胞在 LPS刺激下產(chǎn)生的細胞因子、趨化因子及HMGB1，也可通過下調(diào)髓樣分化因子88 (myeloid differentiation factor 88,MyD88)，抑制 LPS/Toll-4/NF-κB 信號通路，發(fā)揮抗炎作用。Shang 等[35]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇不但能降低大鼠心肌細胞NF-κB、TNF-α、IL-6、IL-1β 和 TLR-4 的表達水平， 還能明顯抑制磷脂酰肌醇-3 激酶 (phosphatidylinositol 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B (protein kinase B， AKT)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR)信號通路，白藜蘆醇對大鼠心肌細胞NF-κB 信號通路的抑制作用是否與 PI3K/AKT/mTOR 有關(guān)聯(lián)，還有待進一步研究闡明。 Xu 等[36]的研究顯示白藜蘆醇可上調(diào)乙酰化SIRT1 的表達，促進HMGB1的氨基端賴氨酸殘基去乙酰化， 抑制HMGB1 的出核轉(zhuǎn)移，通過抑制巨噬細胞分泌HMGB1 改善膿毒癥大鼠的肝損傷；Wen 等[37]發(fā)現(xiàn)虎杖中的大黃酚能抑制LPS 誘導的HMGB1表達、核-質(zhì)轉(zhuǎn)移及其在巨噬細胞內(nèi)的乙?；?，抑制HMGB1出胞，改善膿毒癥急性肺損傷小鼠預后，具體機制可能與上調(diào)組蛋白脫乙?；?(histone deacetylase 3, HDAC3)的表達有關(guān)。

虎杖的抗炎作用還與其誘導特定巨噬細胞分化表型有關(guān)。 巨噬細胞分為 2 種經(jīng)典表型，LPS 或 IFN-γ 激活的 M1型巨噬細胞主要產(chǎn)生細胞因子和炎性因子(IL-1β、IL-18、TNF-α、IL-12)，高表達誘導型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)、TNF-α、趨化因子配體 9(chemokine ligand 9，CCL9)、CCL10 等 M1 型相關(guān)基因， 促進炎癥反應。IL-4、IL-10 和 IL-13 激活的巨噬細胞呈現(xiàn)出 M2 型極化表型， 分泌大量IL-10、 轉(zhuǎn)化生長因子β (transforming growth factor β，TGF-β)等抗炎因子，高表達過氧化物酶體增殖物激活 受 體 γ (peroxisome proliferator-activated receptor γ，PPARγ)、精氨酸酶 1(arginase1，Arg-1)、殼多糖酶樣蛋白 3(chitinase-like protein 3, Chil3)和缺氧誘導型基因FIZZ1 等，參與了組織重塑和修復[38]。 Saqib 等[39]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可誘導巨噬細胞向M2 型分化， 從而抑制巨噬細胞促炎癥因子分泌，上調(diào)抗炎因子表達，改善膿毒癥預后；Ding 等[40]發(fā)現(xiàn)大黃素也可通過促進小鼠巨噬細胞向M2 型分化減輕膿毒癥所致的肝功能損傷。

虎杖的抗氧化作用

越來越多的研究表明氧化應激在膿毒癥發(fā)病中起重要作用。 活性氧(reactive oxygen species，ROS)自由基和活性氮(reactive nitrogen species，RNS) 自由基等氧化劑大量產(chǎn)生，抗氧化劑相對不足引發(fā)嚴重氧化應激損傷， 導致血管通透性受損，線粒體功能障礙和心臟功能下降[14,41]。 膿毒癥時iNOS 過量表達催化合成過量一氧化氮 (nitric oxide，NO)[42]，既能直接對腎單位產(chǎn)生毒性作用， 也可通過減低血管張力降低血壓，使腎臟因灌注不足發(fā)生損傷[43]。 Aydin 等[44]和Zhang[45]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和大黃素能降低膿毒癥大鼠肺和腎組織iNOS 和NO 濃度，提高肺組織還原型谷胱甘肽/氧化型谷胱甘肽(glutathione/oxidized glutathione，GSH/GSSG)比值，提升過氧化氫酶(catalase，CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)等抗氧化酶活性，減輕膿毒癥小鼠的臟器損傷；吳孟嬌等[46]的研究表明虎杖苷可通過抑制iNOS mRNA表達，減少NO 產(chǎn)生和谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶-A1(glutathione S-transferase A1，GSTA1)分泌，顯著減輕膿毒癥小鼠近端腎小管損傷。

Kelch 樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1, Keap1)、NF-E2 相關(guān)因子 2 (nuclear erythroid 2-related factor 2, Nrf2) 和抗氧化響應元件 (antioxidant response element, ARE)組成的Keap1/Nrf2/ARE 信號通路是細胞內(nèi)重要的抗氧化應激調(diào)控通路[47]，Wang 等[48]和 Li 等[49]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和虎杖苷均可通過增強Nrf2 活性， 促進血紅素加氧酶1(hemeoxygenase-1，HO-1)和谷氨酸半胱氨酸連接酶(glutamate cysteine ligase，GCL)表達，減輕膿毒癥氧化應激損傷。

虎杖的改善細胞連接作用

微血管內(nèi)皮屏障改變后導致的血管滲漏與膿毒癥器官功能障礙與高死亡率相關(guān)。 內(nèi)皮屏障主要由黏著連接(adherens junction，AJ)、緊密連接(tight junction，TJ)及兩者與肌動蛋白(actin)骨架[β 連環(huán)蛋白(β-catenin)、p120 和斑珠蛋白(plakoglobin)]相互作用構(gòu)成。 血管內(nèi)皮細胞AJ 主要由血管內(nèi)皮細胞上皮鈣黏素 (E-cadherin)、β 連環(huán)蛋白和肌動蛋白細胞骨架構(gòu)成。膿毒癥時，LPS 通過抑制SIRT3 介導SOD2去乙?；?，刺激線粒體產(chǎn)生大量ROS，導致上皮鈣黏素與β連環(huán)蛋白解離，AJ 破壞，內(nèi)皮通透性增高[50]。 Wu 等[50]發(fā)現(xiàn)虎杖苷可激活SIRT3，介導SOD2 的去乙?；?，減少ROS 產(chǎn)生，穩(wěn)定內(nèi)皮AJ，通過保護內(nèi)皮通透性改善膿毒癥小鼠預后。

腸道機械屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為上皮細胞間的TJ， 閉鎖小帶蛋白1(zonula occludens protein 1，ZO-1)和閉鎖蛋白(occludin)是腸上皮TJ 的2 個重要結(jié)構(gòu)蛋白[51]。 上皮細胞及TJ構(gòu)成了腸道物理屏障， 該屏障的破壞參與了膿毒癥MODF的發(fā)病過程，研究表明膿毒癥大鼠結(jié)腸組織中ZO-1 和閉鎖蛋白的mRNA 及蛋白表達水平下降，腸上皮TJ 減少，腸道通透性增加[52]。 Li 等[53]發(fā)現(xiàn)大黃素可通過調(diào)控腸黏膜ZO-1及閉鎖蛋白表達， 增強腸黏膜屏障功能， 從而減少細菌移位，改善膿毒癥所致的大鼠胃腸道功能失調(diào)。

星形膠質(zhì)細胞通過分泌基質(zhì)金屬蛋白酶9 (matrix metallopeptidase 9，MMP-9) 導致腦微血管內(nèi)皮細胞間TJ 破壞，血腦屏障通透性增加[54]，是膿毒癥腦病(sepsis associated encephalopathy，SAE)發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。劉新強等[55]的研究表明白藜蘆醇可能通過抑制大腦星形膠質(zhì)細胞MMP-9 表達，降低血腦屏障通透性，改善SAE 大鼠預后。

虎杖的抗細胞凋亡作用

膿毒癥會誘發(fā)脾臟、胸腺、淋巴結(jié)、內(nèi)皮細胞、上皮細胞等器官免疫細胞廣泛凋亡， 免疫細胞 (B 淋巴細胞、CD4+T淋巴細胞和樹突狀細胞等)大量丟失，極大增加患者發(fā)生繼發(fā)性感染和院內(nèi)感染的風險[7]。 研究表明膿毒癥時機體可產(chǎn)生大量RNS 和ROS， 導致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondria permeability transition pore，mPTP)呈持續(xù)高通透狀態(tài)，細胞色素C(cytochrome C，Cyt C)由此進入細胞質(zhì)，激活胱天蛋白酶(caspase)級聯(lián)反應，引起細胞凋亡[56]。Wu 等[50]發(fā)現(xiàn)虎杖苷可通過激動SIRT3， 促進親環(huán)蛋白D(cyclophilin D，CypD)去乙?；?，降低 mPTP 通透性，發(fā)揮抗細胞凋亡的 作 用[50]；Liu 等[57]和 An 等[58]發(fā) 現(xiàn) 白 藜 蘆 醇 能 通 過 激 活SIRT1 抑制膿毒癥誘導的大鼠心肌細胞和肺泡上皮細胞凋亡，減輕膿毒癥大鼠臟器損傷。

膿毒癥仍然是全世界非常普遍、 費用昂貴和致命的問題，作為涉及到多個系統(tǒng)功能紊亂的全身性疾病，其發(fā)病機制及新治療方法仍是臨床研究的熱點。 近年來膿毒癥結(jié)局得到顯著改善， 主要得益于早期快速識別和集束化治療理念(足量液體復蘇、使用有效抗菌藥物等)的推廣。 迄今為止，尚未發(fā)現(xiàn)治療膿毒癥的特效藥物，許多新治療方法和藥物在臨床試驗中均以失敗告終。 虎杖含有多種有效成分，目前針對蒽醌類(大黃素、大黃酸、大黃酚)和二苯乙烯類(虎杖苷、白藜蘆醇)的研究較多，這些有效成分可在膿毒癥治療中發(fā)揮重要作用，能調(diào)控 TLR-4、MyD88、NF-κB、PI3K/AKT、AKT/mTOR、SIRT1 等多種與炎癥反應相關(guān)的關(guān)鍵信號分子，誘導巨噬細胞向特定的抗炎表型分化，通過減少炎癥因子表達或促進抗炎因子產(chǎn)生發(fā)揮抗炎作用； 能調(diào)節(jié)特定組織中iNOS 和NO 濃度以及Keap1/Nrf2/ARE 信號通路，產(chǎn)生顯著的抗氧化作用；能通過激活SIRT3，調(diào)控ZO-1、閉鎖蛋白及MMP-9 等蛋白等表達， 改善細胞連接； 能通過激活SIRT3 發(fā)揮抗細胞凋亡作用。 虎杖的其他有效成分如黃酮類、香豆素以及脂肪酸類對膿毒癥是否也有治療作用，尚有待進一步研究證實。 膿毒癥的發(fā)病機制涉及多條信號通路，虎杖的已知有效成分能否通過調(diào)節(jié)這些信號通路中的關(guān)鍵分子對膿毒癥產(chǎn)生治療作用仍然是主要的基礎(chǔ)研究方向。此外，隨著中醫(yī)中藥越來越被重視，作為一味經(jīng)典中藥材，虎杖與其他中藥材依據(jù)中醫(yī)辯證思想組成特定方劑， 用于膿毒癥的防治也將成為重要臨床研究方向。