自噬在膿毒癥中的研究進展及對中醫藥干預膿毒癥的啟示*

黃 坡 郭玉紅 蘇 芮 徐霄龍 何莎莎 王曉鵬 劉清泉，△

（1.首都醫科大學附屬北京中醫醫院，北京 100010；2.首都醫科大學，北京 100069；3.北京市中醫研究所，北京 100010）

根據2016年美國重癥醫學會發表在JAMA雜志的最新版膿毒癥指南，膿毒癥被重新定義為因感染導致的致命性器官功能障礙，更加強調宿主對炎癥的綜合反應和器官功能障礙［1］。而膿毒癥最常累及的臟器為心、肺、腎，臨床中出現膿毒癥伴發急性心功能不全、急性呼吸窘迫綜合征、急性腎衰竭等［2］。圍繞膿毒癥的發病機制尋找有效的干預措施起到臟器保護作用成為近年來膿毒癥治療和研究的熱點與難點。在膿毒癥的早期階段存在過度的炎癥表達，而在晚期階段存在一定程度的免疫抑制。不少的研究表明自噬參與了膿毒癥中細胞的凋亡，包括免疫細胞的凋亡，并且影響膿毒癥的預后［3-4］。中醫藥在膿毒癥的救治方面起到越來越重要的作用，從不同的角度和時期對膿毒癥進行辨證施治，而自噬是否在中醫藥干預膿毒癥過程中發揮作用，值得中醫藥研究者關注與積極探討，為中醫藥治療膿毒癥尋找潛在的作用機制。

1 自噬與膿毒癥

自噬與多種疾病（如感染、腫瘤和神經系統退行性疾病）的病理生理過程相關，而近期的相關研究發現自噬在膿毒癥中亦發揮一定的作用［5］。自噬作為宿主防御體系的組成部分，其相關基因在體內通過抵抗這些病原體的入侵來發揮宿主的保護作用。自噬的過程由一系列復雜的信號分子進行調控。自噬泡的形成是自噬誘導的第一步，此過程可以被自噬相關基因（Atg）蛋白調控［6-7］。饑餓是誘導自噬的重要因素，啟動的關鍵分子是TOR/mTOR激酶，此蛋白激酶起著營養感受器和調節細胞生長、代謝作用，控制細胞的自噬活性。目前的研究主要通過檢測自噬相關基因蛋白Atg7和LC3、Beclin1的表達來間接反映自噬的水平［8］。 當然，電鏡下能夠觀察到自噬泡/自噬體是判斷自噬發生的最直接證據。

近期研究發現，在膿毒癥的病理生理過程中可有顯著的自噬水平變化，扮演著越來越重要的角色。由于膿毒癥是宿主對過度炎癥反應表現出的致命性多臟器功能障礙綜合征，因此在膿毒癥的發生發展過程中存在著全身的炎癥反應和細胞凋亡，而自噬是細胞對應激的應答。一項研究［9］顯示在膿毒癥小鼠中，抑制自噬會增強炎性細胞因子水平的表達，增加死亡率，推測可能與自噬水平下降引起細菌、壞死細胞的清除能力下降有相關。目前的大部分研究均顯示自噬在膿毒癥中是一種有效的保護作用，如一項國外研究［10］通過基因敲除Atg7來證實自噬水平的下降可以降低吞噬能力的下降，促進炎癥因子的表達，增加細胞的凋亡，加重膿毒癥發展過程中臟器的損傷程度。然而，膿毒癥是一個十分復雜的病理生理過程，在不同階段具有不同的矛盾主體。最近一項研究［11］顯示，在膿毒癥晚期階段可能由于自噬的過度累積反而成為膿毒癥的不利因素。因此，我們應該正確地看待自噬在膿毒癥中的作用，其實自噬應該作為一把“雙刃劍”看待，在膿毒癥的早期階段，可以誘導自噬的發生來增強清除能力，而在晚期階段需要避免自噬的過度累積所造成的不利影響。

2 自噬在膿毒癥多臟器功能不全中的作用及研究進展

膿毒癥過程中出現的多臟器損傷，究其原因大概有炎癥因子釋放導致的內皮損傷、線粒體代謝紊亂、氧化應激、缺血再灌注損傷和免疫功能紊亂。其中內皮損傷、氧化應激和缺血再灌注損傷機制一直是膿毒癥研究工作的重點。近年來，膿毒癥的免疫調理越來越受到重視。

2.1 膿毒癥心肌損傷 膿毒癥導致的心肌損傷是一個非常重要的臨床問題，最近的研究顯示自噬和心肌能量消耗在膿毒癥心肌損傷的發病中起到重要作用，而mTOR作為細胞能量代謝和自噬介質的重要通路蛋白，在該過程中發揮著重要作用。在能量充足的情況下，mTOR通路激活并且自噬受到抑制；相反，在能量極度消耗的情況下，mTOR通路被抑制而自噬相關通路蛋白被激活。最近的研究發現在心臟結構和功能方面自噬具有十分重要的作用，而且對心功能的維持起到重要作用，主要通過在機體應激狀態下清除壞死蛋白和細胞器。Han等通過實驗進一步探討了在CLP誘導的膿毒癥小鼠中mTOR通路與自噬的相關性，結果發現在CLP術后18 h自噬被充分激活，LC3Ⅱ顯著增加［12］。與該研究不同的是，另一項研究發現在CLP術后24 h自噬仍未完全結束，兩項研究的不同結果提示可能是由于采集心臟組織的時期不同［13］。這也提示我們在膿毒癥的不同階段自噬的水平不同。

2.2 膿毒癥急性肺損傷 急性肺損傷和急性呼吸窘迫綜合征是膿毒癥發展過程中出現的兩個十分嚴重的并發癥。據統計，每年大約75 000美國人死于急性肺損傷，其中40%來源于膿毒癥，細胞凋亡在此中起到重要原因。大多數研究表明自噬參與了膿毒癥小鼠急性肺損傷的內源性保護機制。有研究者為了探討自噬在膿毒癥的過程中究竟起到保護作用還是不利作用，利用自噬通路的相關蛋白抑制劑來控制細胞自噬的過程。結果顯示CLP術后24 h，自噬體相關蛋白LC3Ⅱ逐漸在肺臟累積，而有趣的是，LC3基因的表達重新回到基線水平。自溶酶體的水平在CLP后8～24 h逐漸降低，提示自噬在肺臟中起保護作用，可能主要通過增加自溶酶體的形成，提高降解過程而非單純提高自噬水平［14］。這一假說隨后通過LC3轉基因小鼠的實驗驗證，通過應用自溶酶體抑制劑巴弗洛霉素（bafilomycin）A1可以明顯破壞LC3轉基因對肺臟的保護作用［15］。

2.3 膿毒癥急性腎損傷 膿毒癥是ICU患者發生急性腎損傷（AKI）的常見原因之一。膿毒癥合并急性腎損傷的死亡率達70%。膿毒癥過程中常常產生大量的致炎因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α），引起氧化應激、線粒體損傷和能量耗竭，最終導致腎小管上皮細胞凋亡［16］。在這個過程中，細胞自噬對于腎小管上皮的損傷和修復可能起到重要的作用。越來越多的研究發現，膿毒癥引起的急性腎損傷發病機制是明顯不同于經典的缺血再灌注引起的AKI［17］。近期的研究發現，膿毒癥AKI死亡患者的腎臟病理顯示70%的患者并非因缺血再灌注損傷，而腎小管上皮細胞凋亡更加常見。同時，動物實驗也發現，缺血再灌注損傷只是膿毒癥伴發AKI的部分原因，而接近1/3的膿毒癥動物模型提示腎臟血流保持在原有的水平不變甚至增加，而這種情況更加接近于人膿毒癥高動力型休克的真實狀態。因此，越來越多的研究開始關注自噬在腎小管上皮的損傷和修復中發揮的潛在作用。

3 自噬和免疫的相關性對膿毒癥預后的影響

免疫紊亂成為膿毒癥發病機制中的重要部分，越來越多的研究將免疫調理作為治療膿毒癥新的干預手段。在膿毒癥的早期階段，過度的炎癥表達可以引起免疫應激反應，而在膿毒癥的晚期階段，會出現免疫抑制狀態。目前已經證實，膿毒癥患者存在一定程度的淋巴細胞凋亡，免疫功能受到極大的損害，從而喪失了在感染早期對促炎反應的調控，促使全身炎癥反應的發生，最終導致器官功能障礙［18］。

Th17細胞是一種能在核轉錄因子（ROR-γt）調控下特異的分泌IL-17的CD4+T細胞，IL-17細胞能夠加重炎癥反應，在重癥肺炎患者血清中高表達［19］。Treg是一種具有免疫抑制活性的CD4+T細胞亞群，通過釋放IL-10和TGF-β來抑制炎癥因子的表達［20］。叉狀頭盒P3（Foxp3）是Treg的重要轉錄因子，它的持續性表達是Treg維持抑制活性的關鍵因素。因此，Th17細胞主要通過分泌IL-17來達到促炎作用，而Treg的免疫抑制作用主要表現在保持機體的自身耐受性，降低過激的炎癥反應，抑制炎癥因子的表達，降低對機體的損害程度［21］。

自噬在機體免疫系統中也發揮著清除病原體的作用，此外，自噬還可以通過各種途徑調控免疫細胞的凋亡。最近的一項基礎研究［10］發現，通過抑制CD4+T淋巴細胞自噬水平，可以加劇淋巴細胞的凋亡，增加膿毒癥小鼠的病死率。

4 對中醫藥干預膿毒癥未來研究的啟示

在Sepsis3.0指南發布之前，前兩個版本的膿毒癥指南一直將關注點放在失控的炎癥反應上面，認為促炎/抗炎反應失衡是膿毒癥發生發展的重要原因之一。在此理念的指導下，研究者們進行了大量的研究，然而臨床試驗研究均以失敗告終，發現單純的抑制炎癥反應并不能降低膿毒癥的死亡率。這一結果促使人們開始對膿毒癥的深層次機制展開思考與探索。近年來，隨著膿毒癥機制研究的不斷認識，發現膿毒癥屬于一個高度復雜的非線性病理生理過程，涉及面極其廣泛，包括全身炎癥反應網絡效應、凝血異常、免疫功能紊亂、內皮損傷、氧化應激等，而且涉及多條信號通路［22］。據文獻報道，膿毒癥過程中存在著炎癥細胞過度激活和淋巴細胞過度抑制的雙相異常狀態［23］。眾所周知，膿毒癥過程中炎癥介質的釋放會促進免疫功能的亢進，然而機體處于一個不斷發展的動態過程，在疾病的后期階段，會出現特異性的免疫抑制，大量的淋巴細胞凋亡。有研究證實，經基因敲除的免疫功能缺陷的膿毒癥小鼠病死率較免疫功能正常的膿毒癥小鼠死亡率明顯升高，而且在此過程中自噬起到重要的調節免疫作用［10］。

如上所述，膿毒癥過程中存在著復雜的病理生理過程，絕非單一的炎癥或免疫問題所能解釋。但從免疫角度出發，又與炎癥、應激和自噬等多種機制有關。因此在治療上單純依靠一種方式已經無法解決問題，無法從根本上降低膿毒癥的病死率。目前西醫亦在尋求膿毒癥的附加治療，如聯合糖皮質激素協同增加抗炎效果，聯合胸腺素增強免疫，以及使用重組人活化蛋白C改善凝血障礙等，然而這些嘗試仍只能向一種方向做出調整，無法做出多維度的雙相調節。中藥復方是在中醫配伍理論的指導下，集扶正、祛邪于一體的綜合處方模式，應該能夠在調節免疫方面做到平衡。近期的一項研究證實中藥復方芪歸銀方能夠平衡調節淋巴細胞，相較于抗菌藥物而言，能夠更加溫和地將淋巴細胞的增值水平維持在一個相對平和的狀態，而這也是機體正常活動所需要的平和狀態［24-25］。

5 小 結

膿毒癥是臨床治療的急危重癥，伴隨著高發病率和高死亡率，積極探索其發病機制，并尋找可靠、有效的干預方式是目前拯救膿毒癥的方向和目標。目前，膿毒癥的免疫調理是眾多學者關注的焦點，而自噬在此過程中發揮著重要的作用。中醫藥在中醫辨證施治、整體調理的理論指導下，對膿毒癥的免疫調理具有得天獨厚的優勢，今后的研究應更多地關注中藥復方在自噬角度對膿毒癥免疫紊亂的調節機制。