他汀類藥物對膿毒癥血管內皮細胞的保護作用機制進展

【關鍵詞】他汀類藥物；膿毒癥；機制；內皮細胞

文章編號：1003-1383(2009)01-0095-03

中圖分類號：R 631.2

文獻標識碼：A

膿毒癥(Sepsis)是感染引起全身失控的全身炎癥反應綜合征（SIRS），易進展為多器官功能障礙綜合征（MODS），是危重病人死亡的主要原因，其病理過程復雜，涉及大量細胞因子和炎癥介質釋放，廣泛地作用于全身各個組織器官。血管內皮作為機體的一部分，既是細胞炎癥因子的產生者，也是細胞因子作用的靶細胞，其功能的改變對膿毒癥的發展演變起著重要的作用。他汀類藥物已應用于臨床近三十余年，并顯示出非常好的安全性，近半個世紀，無數心血管病、高血脂病、高血壓病、糖尿病等患者因其使用而獲益。他汀類藥物是羥甲基戊二酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶的競爭性抑制劑，具有強效的降脂作用和多種非降脂作用，在多個大樣本、隨機的臨床研究中顯示，他汀類藥物被證實具有獨立于降脂作用以外的調節免疫功能作用，包括抗炎、抗氧化，改善血管內皮和毛細血管功能以及調節血管內皮型一氧化氮合酶(eNOS)等功能。近年國外有學者報道他汀類藥物能改善膿毒癥鼠類模型的預后［1］。他汀類藥物除降血脂外，還具有抗炎、改善內皮細胞功能、調節細胞免疫功能、增強NO的生物活性及減少氧化應激，從而對膿毒癥時廣泛的血管內皮功能受損起一定的保護作用，現將其可能作用機制綜述如下。

1.對炎癥因子的作用

近年研究表明，膿毒癥并非單純由病原體所引起，與靶細胞激活狀態有關，宿主對病原性抗原的應答表現為靶細胞（巨噬細胞、淋巴細胞、多型核粒細胞和內皮細胞等），機體針對感染而誘發大量炎癥介質和炎癥因子，已知細胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、干擾素-γ（IFN-γ）和一些白介素（IL-1、IL-6、IL-8），它們在膿毒癥的形成及發展過程起著十分重要的作用。Giusti-Pava A等［2］對他汀類藥物在感染性休克時對炎癥介質進行探討，在實驗中Wistar 大鼠對照組用生理鹽水，實驗組用辛伐他汀分別進行腹腔內注射，20 min后再在鼠尾靜脈注射內毒素（LPS），結果對照組注射LPS后6小時出現時間依賴性的硝酸鹽膿毒增高，而辛伐他汀可使LPS這一作用明顯減弱。Ando等［1］報道早期應用西立伐他汀治療多糖誘導的敗血癥大鼠模型，其死亡率較未治療組動物明顯降低，在研究中他采用LPS進行腹腔內注射，2小時后大鼠血清中的TNF-α、白細胞介素-1β（IL-1β）上升達高峰，而事先采用他汀類藥物（西立伐他汀）干預，則TNF-α、IL-1β、硝酸鹽及亞硝酸鹽水平明顯下降，且大鼠7天后生存率為73％，較未干預組（26.7％）明顯提高。在膿毒癥進展時也會產生抑制炎癥的細胞因子，如白介素-10(IL-10)［3］。由單核細胞、中性粒細胞、肥大細胞合成的IL-10能強烈抑制活化的單核/巨噬細胞產生多種細胞因子和炎癥趨化因子，如IL-1、IL-6、TNF-α、集落刺激因子（GM-CSF）及血小板活化因子（PAF）等。他汀類藥物能促進IL-10合成，從而能夠抑制參與炎癥過程的大多數介質的生成，同時上調抑炎分子，如IL-1Ra(IL-1受體拮抗物)及可溶性TNF受體p55和p75的表達，由此減輕致病原引起的機體炎癥反應。研究顯示，他汀類藥物是通過細胞內核轉移因子-kB(NF-kB)系統發揮作用的［4］。Rel/NF-kB家族包括5個成員：p65、p50、p52、RelB、C-Rel，通常所指的NF-kB是指p65與p50組成的異源二聚體。細胞處于靜息狀態時，NF-kB位于胞質中，p65亞基與NF-kB的抑制性蛋白IkB形成三聚體以失活形式存在于胞漿中。當機體受到外界刺激因素如炎癥因子、氧化型低密度脂蛋白、病毒等作用時，在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的參與下，IkB發生磷酸化，暴露出p50蛋白核定位信號，NF-kB得以活化，并移位進入細胞核，于DNA鏈上特異部位結合，啟動基因轉錄。研究者發現，氟伐他汀和辛伐他汀等親脂性他汀類藥物抑制培養的人巨噬細胞分泌的組織因子，降低組織因子mRNA水平，同時他還發現他汀類藥物可減少由細菌脂多糖誘導的C-Rel/ p65異源二聚體與組織因子啟動子上kB位點結合，從而他汀類藥物可在基因水平上調控炎癥因子的表達，促進單核細胞、巨噬細胞合成抑炎因子IL-10，發揮顯著的抗炎作用。另外，辛伐他汀可以降低LPS誘導的血漿中硝酸鹽濃度，減少一氧化氮的合成，減少炎癥因子的釋放而恢復血管的反應性，從而成為治療膿毒癥的一個輔助手段。

2.對一氧化氮合酶(NOS)的作用

內皮功能受損導致的血管擴張和收縮、抗炎癥和促炎癥及抗氧化和促氧化之間平衡失調，導致內皮功能紊亂的最主

要機制是內皮一氧化氮合酶(NOS)的穩定性下降。一氧化氮合酶有三個壓型，包括內皮型一氧化氮合酶(eNOS)、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)和神經型一氧化氮合酶(nNOS)。eNOS是鈣依賴蛋白酶，存在于血管內皮細胞，在生理狀態下，催化精氨酸合成微量的NO，維持血管的生理功能如血管張力和括約肌松弛等。eNOS催化合成的NO彌散至鄰近的血管平滑肌細胞，激活鳥苷酸環化酶(GC)發揮作用，GC再催化三磷酸鳥苷(GTP)生成3’，5’環鳥苷一磷酸（cGMP），cGMP通過蛋白激酶G(PKG)介導血管舒張［5］。eNOS時內皮功能完整的標志之一，正常情況下，eNOS合成微量NO，起保持內皮光滑完整，防止血栓形成的作用［6］。在膿毒癥狀態下，eNOS表達下降，iNOS合成NO明顯增加，高濃度的NO使全身血管舒張，NO作為主要的炎癥介質激活全身炎癥反應，損傷內皮細胞，致使血漿外滲，臨床出現脈管炎和低血壓［7］。iNOS是通過TNF-α、IL-1β等刺激細胞，由細胞內核轉移因子-kB(NF-kB)系統和信號轉導因子通路調控合成的［8］。Waldow T等對大鼠主動脈的研究證實他汀類藥物抑制iNOS表達是通過降低NF-kB系統而發揮作用的［9］，他汀類藥物除了能調節eNOS與iNOS的mRNA水平外，還能在轉錄后修飾水平改變蛋白質表達，調節eNOS和iNOS平衡［10］。磷脂酰肌醇-3激酶(PI3-K)是體內產生脂類衍生物第二信使的一種酶，它參與許多細胞生理過程，與細胞生長，分化和生存有關。PI3-K轉移至細胞膜的磷酸肌醇，催化三磷酸腺苷（ATP）轉移一個高能磷酸鍵到磷酸肌醇環的D-3位點，生成磷脂酰肌醇-3磷酸（PI3P），進而生成磷脂酰肌醇-3，4二磷酸（PI3，4P）和磷脂酰肌醇-3，4，5三磷酸（PI3，4，5P）。PI3P廣泛存在于各類細胞中，PI3，4P和PI3，4，5P通常不存在于一般細胞，當PI3-K被激活才可生成。PI3，4P和PI3，4，5P生成后可募集包括磷酸肌醇依賴性激酶-1(PDK-1)等的信號分子到細胞膜。PDK-1通過磷酸化和激活Akt，使Akt成為PI3K信號轉導的主要效應分子。Akt進而磷酸化eNOS分子，使非Ca²⁺依賴酶激活，增加NO合成［11］。眾多的實驗研究證據提示他汀類藥物激活PI3-K，活化的PI3-K使其下游的Akt磷酸化和eNOS活化。經氟伐他汀預處理組的LPS誘導的膿毒癥大白兔模型，其血管組織的磷酸化Akt和eNOS水平分別是對照組的26和2倍［12］。實驗中選擇了PI3-K特異性阻滯劑渥曼青霉素作為對照組干預因素，結果抑制了他汀類藥物提高磷酸化Akt和eNOS水平的作用，提示他汀類藥物在膿毒癥中的作用點是PI3-K，主要機理是恢復PI3-K膜轉位水平［12］。有研究顯示：LPS處理大白兔，其腸系膜動脈Akt的磷酸化和eNOS表達和磷酸化減少了。這可能是因為在膿毒癥時，抑制了Akt通路的上游分子PI3-K向膜轉移所致。接受肓腸結扎穿孔術(CLP)構建的膿毒癥小鼠模型，高表達Akt組生存率提高［12］。因此，PI3-K/Akt通路可能是他汀類藥物發揮保護內皮功能的更深層次的作用機制。另一方面，他汀類藥物通過影響小窩蛋白功能增加eNOS合成［13］。小窩蛋白是分子量為22kDa的細胞膜內在蛋白，膿毒癥時小窩蛋白可通過胞吞eNOS，抑制eNOS作用，干擾NO與鈣/鈣調蛋白之間的作用，抑制血管舒張，而他汀類可阻斷小窩蛋白此作用［14］，使eNOS催化合成NO，從而阻止血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）表達，抑制血小板聚集，防止DIC發生［15］。因此，他汀類藥物能增加eNOS表達水平的同時抑制iNOS合成，恢復eNOS與iNOS的動態平衡，從而保護了內皮的完整功能［16］。

3.對內皮細胞凋亡的影響

內皮細胞凋亡是sepsis病程的一個重要環節。動物實驗表明，血液注射內毒素能引起微血管內皮損害和血管內皮細胞脫落［17］。在sepsis患者外周血中也可以檢測到脫落的內皮細胞，且增加程度與死亡率相關［18］。LPS、TNF、IL-1在激活內皮細胞表達多種炎癥因子及組織因子（TF）同時，還能誘導細胞凋亡［19］。不同刺激通過不同信號傳導途徑誘發凋亡：LPS通過Toll樣受體（TLR-4）途徑，而細菌脂蛋白則通過TLR-2途徑［19］，抑制核轉移因子(NF-kB)激活后可通過降低凋亡抑制蛋白（IAP）家族表達而抑制TNF誘導的凋亡發生［20］。Niessner A等進行一項研究，選擇20例健康男性受試，對照組采用安慰劑，實驗組每人每天服用80毫克辛伐他汀，4天后注射LPS，用定量RT-PCR的方法測定TLR的mRNA，發現他汀類藥物對LPS注射后TLR轉錄增多無影響，但是采用流式細胞儀測定單核細胞表面TLR-4和TLR-2時，發現它們被明顯抑制。研究者得出結論：預先服用辛伐他汀可以在轉錄后水平阻斷膿毒癥模型中TLR-4和TLR-2的表達［21］。研究表明，活化的TLR-4信號途徑誘導Fas死亡凋亡分子的表達［22］。Tracie等研究顯示，配體于TLR-4結合可同時激活引發細胞凋亡的TLR-4/MYD88/JNK信號傳導通路，并能阻斷抑制細胞凋亡的TRIF-TRAM/IRF-3/IFNB信號傳導通路，從而引發細胞凋亡［23］。他汀類藥物能夠明顯抑制TLR-4，從而減少內皮細胞凋亡，避免膿毒癥時內皮的廣泛損傷，是治療膿毒癥的一個潛在機制。

4.小結與展望

膿毒癥的發病率呈逐年上升趨勢，目前臨床上治療膿毒癥的方法包括應用抗生素、血管收縮劑（如多巴胺、去甲腎上腺素等）、補充液體和電介質、使用生命支持儀器和外科手段等。這些療法均有一定效果，但是膿毒癥死亡率仍居高不下。近年來應用生物技術正努力發展抗TNF-α抗體、抗內毒素抗體(E-5)、PAF拮抗劑、緩激肽抑制劑等，雖對動物模型有一定作用，但迄今在臨床上卻裨益不大。目前認為膿毒癥的主要病理生理學變化是嚴重全身感染引起的炎癥反應過度激活。血管內皮細胞是血液同臟器組織接觸的第一屏障，血管內皮活化和功能障礙是膿毒癥發展惡化的中心環節，血管內皮細胞結構和功能的完整性在膿毒癥的病理生理過程有著重要作用。他汀類藥物成為近年膿毒癥研究的熱點，主要通過減少內皮誘發炎癥因子、調節恢復eNOS與iNOS的動態平衡，減少內皮細胞的凋亡，保護內皮結構和功能的完整，阻斷膿毒癥的進展。他汀類藥物對膿毒癥的作用主要集中在動物實驗上，雖然目前大多數研究結果支持他汀類能改善膿毒癥的預后，但還需要大樣本的前瞻性的隨機臨床對照實驗來進一步證實。

參考文獻

［1］Ando H，Takamura T，Ota T，et al.Cerivastatin improves survival of mice with lipopolysaccharide-induced sepsis［J］.Pharmacol Exp Ther， 2000，294:1043-1046.

［2］Giuti-Paiva A，Martinez MR，Felix JV，et al.Simvastatine decreases nitric oxide overproduction and reverts the impaired vascular responsiveness inducd by endotoxic shock in rats［J］.Shock，2004，21: 271-275.

［3］Myers DD， Chapman AM， Wakefield TW， et al.Cellular IL-10 is more efetrive than viral IL-10 in decreasing venous thrombosis［J］.JSurg Res， 2003，112(2) :168-174.

［4］Abraham E.NF2κB activation［J］.Crit Care Med， 2000， 28:N1002-N1004.

［5］ Vo PA，Lad B，Tomlinson JA，Francis S，et al.Autoregulatory role of endothelium-derived nitric oxide (NO) on lipopolysaccharide-induced vascular inducible NO synthase expression and function［J］.Biol Chem，2005， 280:7236-7243.

［6］Scalia R，Stalker TJ.Microcirculation as a target for the antiinflammatory properties of statins［J］.Microcirculation，2002，9:431-442.

［7］馬明，朱曉云，王立蓉，等.一氧化氮合酶對早期內毒素休克獼猴腎臟的影響［J］.中國危重病急救醫學，2006，18（7）：421-424.

［8］Wagner AH，Schwabe O，Hecker M. Atorvastatin inhibition of cytokine-inducible nitric oxide synthase expression in native endothelial cells in situ［J］.Br J Pharmacol，2002，136:143-149.

［9］Waldow T，Witt W，Weber E，et al.Nitric oxide donorinduced persistent inhibition of cell adhesion protein expression and NFkappaB activation in endothelial cells［J］.Nitric Oxide，2006，15:103-113.

［10］Bommhaidt U，Chang KG，Swanson PE，et al.Akt decreases lymphocyte apoptosis and improves survival in sepsis［J］.Immunol，2004，172:7585-7591.

［11］Fulton D，Gratton JP，McCabe TJ，et al.Regulation of endothelium-derived nitric oxide production by the prorein kinase Akt［J］.Nature，1999， 399:597-601.

［12］Mastuda N，Hayashi Y，Takahashi Y，et al.Phosphorylation of endothelial nitric-oxide synthase is diminished in mesenteric ateries from septic rabbit s depending on the altered phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway reversal effect of fluvastatin therapy［J］.Pharmacol Exp Ther，2006，319:1348-1354.

［13］Laufs U，La Fata V，Plutzky J，et al.Upregulation of endothelial nitric oxide synthase by HMG CoA reductase inhibitors［J］.Circulation，1998，97:1129-1135.

［14］Pelat M，Dessy C，Massin P，et al.Rosuvastatine decreases caveolin-Ⅰ and improves nitric oxide-dependent heart rate and blood pressure variability in apolioprotein E-/- mice in vivo［J］.Circulation，2003，107:2480-2486.

［15］Harrison D.G.Endothelial mechanotransduction， nitric oxide and vascular inflammation［J］.Journal of Internal Medicine，2006，259:351-363.

［16］Wayman NS，Ellis BL.Thiemermann C Simvastatin reduces infarce size in a model of acute myocardial ischaemia and reperfusion in the rat［J］.Med Sci Monit，2003，9(5):BR155-159.

［17］Cybulsky M I，Chan M K，Movat H Z.Acute inflammation and microthrombosis induced by endotoxin，interleukin-1，and tumor or necrosis faeor and their implication in gramnegative infection［J］.Lab Invest，1998，58:365-378.

［18］Mutunga M，Fulton Bullock R.Circulating endothelial cell in patients with septic shock［J］.Am Jespir Crit Care Med，2001，163:195-200.

［19］Bannerman D D，Goldblum S E.Mechanisms of bacterial lipopolysaccharide-induced endothelial apoptosis［J］. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2003，284（6）：L899-L914.

［20］Stehlik C，De Martin R，Kumabashiri I，et al.Nuclear factor NF-kB-regulated X-chromosome-linked iap gene express-induced apoptosis［J］.J Exp Med，1998，188:211-216.

［21］Niessner A， Steiner S，Speidl W S，et al.Simvastatin suppresses endotoxin-induced Up regulation of toll-like receptors 4 and 2 in vivo［J］.Atherosclerosis，2006，189(2):408-413.

［22］Greiner O，Grignon L.Response of human macrophage-like cell to stimulation by Fasobacterium nucleatum ssp. Nucleatum lipopoly-saccharide［J］.Oral Microbiol Immunol，2006，21:190-196.

［23］Seimon TA，Obstfel A，Moore KJ，et al.Combinatorial pattern recognition receptor sigaling alters the balance of life and death in macrophages cell［J］.Biology，2006，103，19794-19799.

(收稿日期：2008-12-29修回日期：2009-02-16)

(編輯：潘明志)