腎上腺髓質素在膿毒癥中的研究進展

姜麗萍(綜述)，張　丹(審校)

(重慶醫科大學附屬第一醫院急診﹠重癥醫學科，重慶 400016)

腎上腺髓質素在膿毒癥中的研究進展

姜麗萍△(綜述)，張丹※(審校)

(重慶醫科大學附屬第一醫院急診﹠重癥醫學科，重慶 400016)

摘要：腎上腺髓質素(ADM)是一個在機體的多個系統都有表達的多功能肽，屬于降鈣素基因相關肽家族。近幾年研究發現ADM在膿毒癥發生發展的病理生理過程中有重要作用，如減少血管內皮細胞高通透性、調節炎性介質的釋放等，另外ADM的血漿水平可以提高臨床膿毒癥患者的早期診斷率，且與膿毒癥患者的臨床預后相關，可作為預測膿毒癥患者的臨床預后的指標等。

關鍵詞：膿毒癥；腎上腺髓質素；內皮細胞通透性；炎癥介質；預后

膿毒癥是由感染引起的全身炎癥反應綜合征(system inflammatory response syndrome,SIRS)，是嚴重感染、創傷、燒傷、休克和大手術等急危重患者的重要并發癥之一,以全身性炎癥反應及由此引起的多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)為特征。膿毒癥和心血管疾病、腫瘤一起，被視為目前人類死亡的三大原因,其發生率以每年1.5%~8%遞增，病死率為30%~70%。膿毒癥時，腎上腺髓質素(adrenomedullin，ADM)分泌增加，通過與膜受體結合，調節第二信使的水平，發揮減少內皮細胞通透性、調節炎性介質釋放等多種生物學作用。除此之外，血漿ADM水平與膿毒癥患者的疾病嚴重程度相關，可作為預測預后的指標。現對ADM在膿毒癥中的主要基礎和臨床研究的作用做一綜述。

1ADM的生化特征

1993年，Kitamura等[1]首次從人體的嗜鉻細胞瘤組織中分離出ADM。ADM與降鈣素、降鈣素基因相關肽、胰淀粉樣肽和促黑素等同屬于降鈣素基因相關肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)家族[2]。哺乳動物的ADM基因在進化過程中高度保守[3]。人的ADM由52個氨基酸殘基組成，分子式為C264H407N79O78S3。其分子中N端的環狀結構以及C端的酰氨化為維持其生物活性所必需。人類的ADM基因位于第11號染色體(p15.1-3)[4]。人DNA編碼185個氨基酸組成的ADM原前體，其裂解后生成由164個氨基酸組成的ADM原，然后再進一步裂解為ADM和由20個氨基酸組成的前導肽(ADM前體N端20肽)等多個多肽片段。血漿中的ADM有兩種存在形式：成熟有活性的52個氨基的肽和不成熟無活性的53個氨基的肽，C端有甘氨酸，在酰胺化酶-肽酰甘氨酸酰化單氧酶(peptidylglycine α-amidating monooxygenase,PAM)的作用下發生酰胺化轉變成前者，后者占總ADM的85%。研究表明，ADM前體和ADM還可進一步裂解衍生出其他片段多肽：ADM45-92[ADM前體中間片斷(midregional pro-ADM,MR-proADM),ADM1-25,ADM26-52[5]。循環中的ADM的代謝迅速，半衰期為20 min。ADM確切的代謝和清除機制尚不清楚，目前研究認為ADM可能由中性內切酶參與代謝，主要在肺臟清除[3]。

2ADM的表達

2.1ADM在正常情況的表達胚胎發育時期和成年時期的大多數器官、組織均表達ADM，尤其在內皮細胞、血管平滑肌細胞、心肌細胞和白細胞等表達量較高[2,6]，此外，在血供豐富的器官或組織，如胎盤、肺、心臟、腎上腺髓質和脂肪組織，ADM也有表達。循環中的ADM與腎上腺髓質素結合蛋白1結合，轉運到受體所在部位發揮作用[7]。正常情況下，ADM的血漿濃度為(2~10)×10-12mol/L[8]。

2.2ADM在應激時的表達ADM基因啟動子區域有白細胞介素6核轉錄因子、缺氧誘導因子1、應力反應元件、環腺苷酸反應元件、活化蛋白1和活化蛋白2的結合位點，研究已經證實多種病理因素如炎癥、缺血缺氧、氧化應激、腎素-血管緊張素和交感神經系統的激活等均可改變ADM的表達[4]。在高血壓、心力衰竭、膿毒癥及腎功能損害等疾病中，ADM的血漿濃度明顯增加，甚至可增加到正常值的20~40倍[3]。不同病理因素引起ADM表達增高的機制有所不同。炎癥時，細胞因子通過白細胞介素6核轉錄因子、NO促進ADM基因表達。缺血缺氧通過激活缺氧誘導因子1促進ADM基因表達。增高的血壓可通過增強應力反應元件效應進而促進ADM基因表達。兒茶酚胺通過增加環腺苷酸表達，激活環腺苷酸反應元件促進ADM基因表達。血管緊張素Ⅱ通過激活磷脂酶C、 增加甘油二酯水平，進一步激活蛋白激酶C，活化蛋白2促進ADM基因表達。致癌物質通過激活促蛋白激酶，活化蛋白1促進ADM基因表達[4]。

3ADM的受體及相關信號轉導通路

至今尚未發現ADM特異性的受體。目前研究發現，ADM受體可通過一些非特異性受體如降鈣素受體樣受體/受體活性修飾蛋白2[calcitonin receptor like receptor/receptor activity modifying 2,CRLR/RAMP2(ADM1)]、CRLR/RAMP3(ADM2)和降鈣素基因相關肽1受體發揮作用[9]。另外，ADM可以在沒有降鈣素受體樣受體分布的某些大腦區域發揮作用，提示可能存在其他未知受體。目前研究結果顯示，ADM在體內發揮生物學作用的主要信號通路如下。

3.1環腺苷酸途徑ADM通過與細胞膜上的CRLR/RAMP受體結合成復合體，激活腺苷酸環化酶，使細胞內環腺苷酸增加，然后進一步激活蛋白激酶A，發揮抗細胞增殖的作用[3,10]。

3.2NO信號通路ADM通過與細胞膜上的CRLR/RAMP受體結合成復合體，激活胞內磷脂酰肌醇3-激酶，活化蛋白激酶B，促進Ca2+離子內流，促進NO合酶的生成，細胞內NO水平增加進而使細胞內環磷鳥嘌呤核苷水平升高。蛋白激酶A也可促進NO合酶的生成，使細胞內NO水平增加，發揮抗細胞增殖或凋亡作用[3,10]。

3.3酪氨酸激酶途徑ADM通過與細胞膜上的CRLR/RAMP受體結合成復合體，激活酪氨酸激酶，使細胞外信號調節激酶、絲裂原活化激酶活化，促進細胞有絲分裂[3,10]。

總之，ADM通過各種信號途徑的不同組合，在不同的細胞類型中發揮多種生物學功能。

4ADM的主要生理功能

ADM以自分泌、旁分泌和內分泌的方式發揮多種生物學功能。研究表明，ADM對多個生理系統均具有一定的生理調節功能，如擴張血管、抑制內皮素活化、穩定水電解質平衡、興奮交感神經、促進或抑制細胞增殖和凋亡和減少氧自由基的產生等[4]。另外ADM還有抗菌活性，其化學結構與多種陽離子抗菌肽類似[11]。在ADM的各種生理作用中，以ADM對內皮細胞滲透性的調節作用和ADM與炎性介質的相互作用的研究較多。

4.1ADM對內皮細胞滲透性的調節作用2001年，Caron和Smithies[12]最早在ADM-/-小鼠的胚胎中發現水腫發生。未成熟無活性的ADM可在酰胺化酶-肽酰甘氨酸酰化單氧酶作用下轉變為成熟有活性的ADM。Czyzyk等[13]研究發現，酰胺化酶-肽酰甘氨酸酰化單氧酶-/-的小鼠胚胎也發生明顯水腫。另外，ADM發揮作用的主要受體是CRLR受體,Dackor等[14]通過對ADM受體CRLR-/-小鼠模型的研究發現，其胚胎發生水腫。以上研究結果均提示，ADM系統有具有強大的穩定內皮細胞屏障的功能。

4.1.1細胞和離體臟器實驗Hippenstiel等[15]研究發現，ADM劑量依賴性減少不同的刺激，如凝血酶、過氧化氫、大腸桿菌溶血毒素等引起的人臍靜脈內皮細胞、豬肺動脈內皮細胞的高通透性。在離體兔肺模型中，ADM預處理阻止了過氧化氫引起的肺水形成。ADM發揮作用的主要機制是通過環腺苷酸依賴途徑抑制凝血酶、過氧化氫引起的肌球蛋白輕鏈磷酸化、減少應力纖維形成和抑制細胞間距增大。Brell等[16]研究發現，ADM預處理可阻止金黃色葡萄球菌α毒素引起的大鼠回腸的嚴重微血管滲漏發生。主要機制通過抑制內皮細胞肌球蛋白輕鏈磷酸化以及內皮細胞收縮。Hocke等[17]研究發現，ADM可減少人臍靜脈內皮細胞VE-cadherin、Occludin活性和細胞間連接蛋白的喪失。在大鼠離體回腸中ADM阻止了金黃色葡萄球菌α毒素引起的VE-cadherin活性喪失。Rho激酶、肌球蛋白輕鏈激酶阻滯劑可以降低VE-cadherin 和Occludin活性、細胞間連接蛋白的喪失。

4.1.2動物實驗ADM在不同臟器中對內皮血管通透性作用不同[5]。Ohbayashi等[18]在卵蛋白致敏豚鼠模型中發現ADM靜脈注射預處理劑量依賴性(0.01 g/L、0.03 g/L和0.10 g/L)地防止支氣管狹窄以及氣道微血管滲漏的發生，大劑量(0.1 g/L)氣道吸入時也可以。Temmesfeld-Wollbrück等[19]對金黃色葡萄球菌α毒素感染的大鼠研究發現，ADM以0.024 g/(L·h)劑量靜脈滴注阻止了肺、肝、腎、回腸等臟器高通透性的發生，進一步證實了ADM穩定血管內皮細胞屏障的作用。而Grant等[20]研究發現，在小鼠的皮膚，ADM導致了血管內皮高滲透性的發生，可能與皮膚血管床儲備增加有關。

4.2ADM和炎性介質的相互作用

4.2.1炎性介質對ADM表達的調節研究發現，白細胞介素1α、白細胞介素1β、腫瘤壞死因子α和腫瘤壞死因子β等炎性細胞因子以及脂多糖等均可促進ADM的表達[5,10]。機體內的淋巴細胞、中性粒細胞、巨噬細胞以及小膠質細胞等免疫細胞均具有相關受體并且能合成分泌ADM。ADM也能與補體調節因子H 結合，抑制ADM生物學效應，延長其作用時間。

4.2.2ADM對炎性介質分泌的調節研究發現，在成纖維細胞中，ADM可以使白細胞介素6的基礎分泌增加5.5倍，另有研究發現在ADM能抑制脂多糖刺激的巨噬細胞的白細胞介素6分泌，提示ADM作用有細胞依賴性[21]。 Yang等[22]研究發現，ADM通過與腎上腺髓質素結合蛋白1結合可降低腫瘤壞死因子α、白細胞介素1β、白細胞介素6等促炎因子血漿水平。Wong等[23]研究發現，ADM促進脂多糖刺激及未刺激的巨噬細胞白細胞介素1β的初始分泌，使白細胞介素6的基礎分泌及脂多糖刺激下的分泌增加2~15倍，然而脂多糖刺激下腫瘤壞死因子α的分泌降低了34%~56%。

5ADM在膿毒癥中的臨床研究

5.1血漿ADM水平的檢測血漿ADM水平的定量測定有助于臨床上診斷膿毒癥以及預測其預后。但是直接血漿ADM水平測量較困難，因為ADM在血循環中很快被清除，或者與一種蛋白質(補充調節因子H)結合而使檢測困難，而血漿MR-proADM更穩定、易測量，因此臨床上常用測量血漿MR-proADM水平代替間接反映血漿ADM水平[24]。

5.2血漿ADM水平對膿毒癥患者的早期診斷Angeletti等[25]通過對200例膿毒癥患者的臨床研究發現，血漿MR-proADM對膿毒癥診斷的受試者工作特征曲線 (receiver operating characteristic curve，ROC)曲線下面積為0.977，MR-proADM聯合運用血漿降鈣素原診斷膿毒癥的ROC曲線下面積為0.998，可以顯著提高膿毒癥的早期診斷率。血漿降鈣素原和MR-proADM的Cut-off值分別為3×10-7g/L(此值靈敏度78.9%、特異度85.8%)和1×10-3mol/L(此值靈敏度89.0%、特異度96.7%)。

5.3血漿ADM水平對膿毒癥患者的風險評估Christ-Crain等[26]研究發現，入院時血漿MR-proADM水平與患者的嚴重程度相關，膿毒癥患者中死亡組顯著高于生存組。MR-proADM對膿毒癥死亡預測的ROC分析的曲線下面積為0.81，與白細胞介素6、急性生理與慢性健康狀況評分(acute physiology and chronic health evaluation,APACHEⅡ)和簡化急性生理評分(simplified acute physiology score Ⅱ,SAPSⅡ)相近。入院時測得的血漿MR-proADM水平可獨立用于臨床上對膿毒癥患者進行分類以及預測預后[26]。另有研究發現入院時的血漿MR-proADM水平對膿毒癥死亡預測的ROC分析的曲線下面積為0.87，與降鈣素和 APACHEⅡ接近[27]。Kibe等[28]研究發現入院時的血漿MR-proADM水平對膿毒癥患者死亡預測的ROC分析的曲線下面積為0.76，聯合運用C端內皮素原前體和MR-proADM對膿毒癥患者的曲線下面積為0.81。以上研究結果提示入院時血漿ADM水平可作為膿毒癥患者預測預后的指標。

另外有研究發現，入院時的血漿MR-proADM>1.2 nmol/L可以預測不良預后，是預測膿毒癥患者生存率的有效指標[29]。 Guignant等[30]發現膿毒性休克患者測得1周內的血漿血管加壓素原和MR-proADM水平，血漿MR-proADM水平與病死率有關，血漿MR-proADM和血管加壓素原水平聯合運用提高了預測不良預后能力，可用于預測膿毒性休克患者不良預后。

6小結

在膿毒癥中ADM可以降低內皮細胞通透性、調節炎性介質分泌。同時ADM也是臨床患者的早期診斷、病情危重度評估以及預后評估方面良好的生物標志物，但仍需要進一步進行多中心、大樣本的研究來證實ADM用于膿毒癥患者的入院常規檢查的價值。ADM在治療高血壓、水鈉潴留、肺動脈高壓等疾病臨床治療性方面具有應用開發的可能性，當然還需要大量基礎研究來支持。

參考文獻

[1]Kitamura K,Kangawa K,Kawamoto M,etal.Adrenomedullin:a novel hypotensive peptide isolated from human pheochromocytoma.1993[J].Biochem Biophys Res Commun,2012,425(3):548-555.

[2]Chen Z,Liu G,Xiao Y,etal.Adrenomedullin22-52 suppresses high-glucose-induced migration,proliferation,and tube formation of human retinal endothelial cells[J].Mol Vis,2014,20:259-269.

[3]Gibbons C,Dackor R,Dunworth W,etal.Receptor activity-modifying proteins:RAMPing up adrenomedullin signaling[J].Mol Endocrinol,2007,21(4):783-796.

[4]Ishimitsu T,Ono H,Minami J,etal.Pathophysiologic and therapeutic implications of adrenomedullin in cardiovascular disorders[J].Pharmacol Ther,2006,111(3):909-927.

[5]Temmesfeld-Wollbrück B,Hocke AC,Suttorp N,etal.Adre- nomedullin and endothelial barrier function[J].Thromb Haemost,2007,98(5):944-951.

[6]Garayoa M,Bodegas E,Cuttitta F,etal.Adrenomedullin in mammalian embryogenesis[J].Microsc Res Tech,2002,57(1):40-54.

[7]Yang J,Wu R,Zhou M,etal.Human adrenomedullin and its binding protein ameliorate sepsis-induced organ injury and mortality in jaundiced rats[J].Peptides,2010,31(5):872-877.

[8]Suzuki Y,Horio T,Hayashi T,etal.Plasma adrenomedullin concentration is increased in patients with peripheral arterial occlusive disease associated with vascular inflammation[J].Regul Pept,2004,118(1/2):99-104.

[9]Cheung BM,Tang F.Adrenomedullin:exciting new horizons[J].Recent Pat Endocr Metab Immune Drug Discov,2012,6(1):4-17.

[10]Wong HK,Cheung TT,Cheung BM.Adrenomedullin and cardiovascular diseases[J].JRSM Cardiovasc Dis,2012,1(5).pii:cvd.2012.012003.

[12]Caron KM,Smithies O.Extreme hydrops fetalis and cardiovascular abnormalities in mice lacking a functional Adrenomedullin gene[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2001,98(2):615-619.

[13]Czyzyk TA,Ning Y,Hsu MS,etal.Deletion of peptide amidation enzymatic activity leads to edema and embryonic lethality in the mouse[J].Dev Biol,2005,287(2):301-313.

[14]Dackor RT,Fritz-Six K,Dunworth WP,etal.Hydrops fetalis,cardiovascular defects,and embryonic lethality in mice lacking the calcitonin receptor-like receptor gene[J].Mol Cell Biol,2006,26(7):2511-2518.

[15]Hippenstiel S,Witzenrath M,Schmeck B,etal.Adrenomedullin reduces endothelial hyperpermeability[J].Circ Res,2002,91(7):618-625.

[16]Brell B,Temmesfeld-Wollbrück B,Altzschner I,etal.Adren- omedullin reduces Staphylococcus aureus alpha-toxin-induced rat ileum microcirculatory damage[J].Crit Care Med,2005,33(4):819-826.

[17]Hocke AC,Temmesfeld-Wollbrueck B,Schmeck B,etal.Perturbation of endothelial junction proteins by Staphylococcus aureus alpha-toxin:inhibition of endothelial gap formation by adrenomed-ullin[J].Histochem Cell Biol,2006,126(3):305-316.

[18]Ohbayashi H,Suito H,Yoshida N,etal.Adrenomedullin inhibits ovalbumin-induced bronchoconstriction and airway microvascular leakage in guinea-pigs[J].Eur Respir J,1999,14(5):1076-

1081.

[19]Temmesfeld-Wollbrück B,Brell B,Dávid I,etal.Adrenomedullin reduces vascular hyperpermeability andimproves survival in rat septic shock[J].Intensive Care Med,2007,33(4):703-710.

[20]Grant AD,Tam CW,Lazar Z,etal.The calcitonin gene-related peptide (CGRP) receptor antagonist BIBN4096BS blocks CGRP and adrenomedullin vasoactive responses in the microvasculature[J].Br J Pharmacol,2004,142(7):1091-1098.

[21]Liverani E,McLeod JD,Paul C.Adrenomedullin receptors on human T cells are glucocorticoid-sensitive[J].Int Immunopharmacol,2012,14(1):75-81.

[22]Yang S,Zhou M,Fowler DE,etal.Mechanisms of the beneficial effect of adrenomedullin and adrenomedullin-binding protein-1 in sepsis:down-regulation of proinflammatory cytokines[J].Crit Care Med,2002,30(12):2729-2735.

[23]Wong LY,Cheung BM,Li YY,etal.Adrenomedullin is both proinflammatory and antiinflammatory:its effects on gene expression and secretion of cytokines and macrophage migration inhibitory factor in NR8383 macrophage cell line[J].Endocrinology,2005,146(3):1321-1327.

[24]Suberviola B,Castellanos-Ortega A,Llorca J,etal.Prognostic value of proadrenomedullin in severe sepsis and septic shock patients with community-acquired pneumonia[J].Swiss Med Wkly,2012,142:w13542.

[25]Angeletti S,Battistoni F,Fioravanti M,etal.Procalcitonin and mid-regional pro-adrenomedullin test combination in sepsis diagnosis[J].Clin Chem Lab Med,2013,51(5):1059-1067.

[26]Christ-Crain M,Morgenthaler NG,Struck J,etal.Mid-regional pro-adrenomedullin as a prognostic marker in sepsis:an observational study[J].Crit Care,2005,9(6):R816-824.

[27]Wang RL,Kang FX.Prediction about severity and outcome of sepsis by pro-atrial natriuretic peptide and pro-adrenomedullin[J].Chin J Traumatol,2010,13(3):152-157.

[28]Kibe S,Adams K,Barlow G.Diagnostic and prognostic biomarkers of sepsis in critical care[J].J Antimicrob Chemother,2011,66 Suppl 2:ii33-40.

[29][No authors listed].Abstracts of the 33rd International Symposium on Intensive Care and Emergency Medicine.Brussels,Belgium.March 19-22,2013[J].Crit Care,2013,17 Suppl 2:P1-545.

[30]Guignant C,Voirin N,Venet F,etal.Assessment of pro-vasopressin and pro-adrenomedullin as predictors of 28-day mortality in septic shock patients[J].Intensive Care Med,2009,35(11):1859-

1867.

Research Progress on Adrenomedullin in Sepsis

JIANGLi-ping,ZHANGDan. (DepartmentofEmergencyCenterandICU,TheFirstAffiliatedHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing400016,China)

Abstract：Adrenomedullin(ADM) is a kind of multifunctional peptides,it is expressed in multiple systems of the body,belonging to the calcitonin gene peptide superfamily.Recent studies have found that ADM plays an important role in the pathophysiologic processes in sepsis,such as reducing high permeability of vascular endothelial cells,regulating the release of inflammatory mediators,besides,the plasma levels of ADM can improve the early diagnostic rate of sepsis,and ADM is also related to the prognosis of sepsis and can be used as an indicator of the clinical prognosis of sepsis.

Key words:Sepsis; Adrenomedullin; Permeability of endothelial cells; Inflammatory mediators; Prognosis

收稿日期：2014-06-09修回日期：2014-10-28編輯：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.10.011

中圖分類號：R631.2

文獻標志碼：A

文章編號：1006-2084(2015)10-1756-03