中藥活性成分防治膿毒癥的研究進展

薛漓軒，周錢留，張媛媛，寇俊萍*

(1.中國藥科大學中藥學院中藥藥理與中醫藥系，江蘇 南京 211198；2.江蘇省中藥評價與轉換重點實驗室，江蘇 南京 211198)

膿毒癥(sepsis)是感染引起的宿主反應失調所導致的致命性器官功能障礙[1]。膿毒癥是臨床危重癥的常見并發癥之一，其發病機制復雜，多種致病微生物均可引發膿毒癥。感染早期，侵入機體的病原微生物及其毒素，從局部進入機體循環，激活宿主免疫系統，激活內皮細胞，炎性因子大量釋放，引起細胞因子風暴，同時過度的活性氧和活性氮產生，引起氧化應激，組織因子表達、形成微血栓，不可控的炎癥反應進一步引起免疫麻痹、細胞損傷、細胞器功能障礙，導致內皮完整性被破壞，通透性升高，凝血功能紊亂，微循環障礙，引起多器官功能障礙、多器官衰竭，最終引起宿主死亡[2-6]。現代流行病學研究認為，膿毒癥嚴重威脅人類健康，給全球醫療衛生事業帶來巨大負擔。來自高收入國家的數據顯示，全球每年約有3 150萬例膿毒癥和1 940萬例嚴重膿毒癥患病病例，造成約530萬人死亡。由于低收入和中等收入國家關于膿毒癥發病率的相關研究數據較少，因此，該病實際發病率和死亡率可能比預計要多[3]。

目前治療膿毒癥手段主要是采取液體復蘇、抗感染治療、血管活性藥物、糖皮質激素、抗凝治療、營養支持等多種方式綜合治療[7-8]。其中，抗生素的大量使用，雖然降低了膿毒癥患者的死亡率，但細菌耐藥概率的增加也為后續治療帶來了壓力[2]。糖皮質激素用于膿毒癥治療已有40多年歷史，然而其是否能顯著降低嚴重膿毒癥患者死亡率至今仍存在爭議[9-11]。雖然膿毒癥治療手段眾多，但是目前臨床上依舊沒有療效確切可靠的藥物。近年來，中藥對膿毒癥防治的研究報道日益增多，本文對近3年來在英文期刊上發表的中藥防治膿毒癥的機制進展予以綜述，以期為研發防治膿毒癥的新藥提供實驗依據和線索。

1 抑制過度炎癥反應

研究表明，款冬酮(10 mg·kg-1)可以通過抑制核因子-B(NF-B)和絲裂原激活的蛋白(mitogen-activated protein,MAP)3種主要激酶的激活，來下調盲腸結扎再穿孔(cecal ligation puncture,CLP)模型的膿毒癥小鼠肺泡巨噬細胞中環加氧酶(COX)-2和腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達，抑制血清一氧化氮(NO)、前列腺素E2(PGE2)和高遷移率族蛋白B1(HMGB1)的釋放，降低膿毒癥小鼠的死亡率[12]。紅景天苷(20、40 mg·kg-1)可以通過上調沉默信息調節因子1(SIRT1)表達，抑制NF-B活化和HMGB1核轉位，改善膿毒癥肺損傷[13]。姜酮(0.72 mg·kg-1)和人參皂苷Rh1(126、252 μg/只)通過抑制膿毒癥小鼠HMGB1釋放，抑制血管通透性增加和白細胞遷移[14-15]。蒼術酮(25 mg·kg-1)通過上調SIRT1表達，抑制NF-B活化，抑制小膠質細胞激活和神經炎癥，減輕脂多糖(LPS)誘導的小鼠膿毒癥相關性腦病(SAE)和認知功能障礙[16]。靜脈注射柁樹酮A(0.147、0.294 mg·kg-1)能夠上調SIRT1表達，減輕LPS誘導的膿毒癥肝損傷，抑制血清炎癥因子釋放，抑制髓過氧化物酶(MPO)活性[17]。

靜脈注射橙皮苷(10、20 mg·kg-1)通過抑制Hsp70/TLR4/MyD88通路，預防膿毒癥小鼠肺損傷[18]。在LPS刺激的RAW264.7細胞中，給以大黃酚(15 μmol·L-1)，能通過調節PPAR-γ/NF-B途徑抑制TNF-α、誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、白細胞介素-1β(IL-1β)和NF-Bp65表達的增高[19]。姜黃素(20 mg·kg-1)可以調節PI3K/AKT信號通路，抑制miR-155，降低膿毒癥小鼠谷丙轉氨酶(ASL)、尿素氮(BUN)水平和脾中巨噬細胞比例[20]。

Nod樣受體蛋白3(NLRP3)的異常激活與多種炎性疾病或代謝紊亂有關，在膿毒癥感染期間，起重要作用。燈盞花乙素(100、200 mg·kg-1)可抑制巨噬細胞NLRP3過度激活，降低腹腔注射大腸桿菌誘導小鼠膿毒癥模型死亡率，抑制血清IL-1β水平，減輕肝臟炎性細胞浸潤[21]。肉桂醛(0.132、0.264 g·kg-1)能夠抑制組織蛋白酶B(CTSB)和嘌呤能離子通道型受體7(purinergic ligand-gated ion channel 7 receptor,P2X7R)在肺中表達，抑制NLRP3和IL-1β，減輕LPS誘導的膿毒癥小鼠炎癥反應[22]。

2 抑制氧化應激

研究發現，幼大鼠模擬的兒童膿毒癥模型中，白藜蘆醇(30 mg·kg-1)能夠通過激活核因子E-2相關因子(Nrf-2)信號，上調HO-1和醌NADP脫氫酶1(NQO1)表達，抑制膿毒癥幼大鼠腎中TNF-α、IL-1β和腎損傷分子1(KIM-1)表達，減輕膿毒癥幼大鼠急性腎損傷[23]。此外，腹腔注射白藜蘆醇可以通過抑制PI3K/Nrf2/HO-1信號通路，降低膿毒癥大鼠肺組織中丙二醛(MDA)和8-羥基脫氧鳥苷(8-hydroxy-2deoxyguanosine,8-OHDG)表達水平，增加超氧化物歧化酶(SOD)活性，上調HO-1和Nrf-2蛋白表達和Akt磷酸化，改善膿毒癥[24]。

姜黃素(20、40、80 mg·kg-1)下調血清IL-1β、TNF-α、谷丙轉氨酶(ALT)、谷草轉氨酶(AST)和堿性磷酸酶(ALP)水平，上調SOD、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽(GSH)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)水平，是通過抑制PI3K/Akt、P38/JNK和CYP2E/Nrf-2/ROS信號通路發揮改善內毒素血癥中的氧化反應和肝損傷作用[25]。體外實驗中，姜黃素衍生物FM0807能通過抑制ROS/JNK/p53信號通路，抑制LPS誘導的RAW264.7細胞中炎癥因子和iNOS表達增加[26]。

和厚樸酚(20 mmol·L-1)可以通過抑制TLR2/4/MyD88信號通路，抑制膿毒癥大鼠血清培育的NRK-52E細胞中iNOS、NO水平和MPO活性，上調GSH和SOD的表達水平，體內實驗中，通過分子建模和模擬對接，推測和厚樸酚可能通過與Nrf2-Keep1結合，置換Nrf2，激活Nrf2/HO-1信號通路，抑制膿毒癥大鼠腎中TNF-α、IL-1β和IL-6表達[27]。瑞香素(5 mg·kg-1)能通過抑制JAK/STATs通路，抑制STAT1和STAT3入核，抑制NO、PGE2表達，增加膿毒癥小鼠存活率，減輕肺損傷[28]。灌胃給以山柰酚(100 mg·kg-1)可以抑制炎癥相關因子表達，增加SOD、CAT和GSH活性，下調膿毒癥小鼠肺組織中iNOS和細胞間黏附分子-1(iCAM-1)水平，發揮抑制氧化應激作用[29]。

3 調節免疫反應

研究顯示，在小鼠腹部燒傷10%，并在燒傷后第一天和第三天，腹腔注射銅綠假單胞菌，制備的復雜膿毒癥模型中，柴胡多糖(40、100、250 mg·kg-1)劑量依賴地降低小鼠死亡率，并通過調節骨髓有核細胞(BMC)的增殖、運動、遷移和局部分化，增強體內CD11c-CD45RBhighDCs的局部募集和分化，恢復晚期膿毒癥的免疫平衡，和調節TLR4信號通路實現對晚期膿毒癥的免疫逆轉，來發揮改善膿毒癥作用[30]。丹參酮ⅡA(15 mg·kg-1)能夠恢復CD4+和CD8+T細胞百分比，抑制脾中調節性T細胞(Treg)的形成，抑制脾中干擾素-γ(IFN-γ)、IL-2水平，上調IL-4和IL-10表達水平，促進Th1/Th2動態平衡，增加巨噬細胞吞噬活性，增強膿毒癥小鼠細菌清除率，抑制血清HMGB1水平升高，抑制CD3+CD4+/CD3+CD8+淋巴細胞百分比降低和Tregs增加，發揮免疫調節作用[31]。靜脈輸注牛去氧膽酸鹽(0.5 mg·kg-1,20 min)，可以通過調節蛋白質組表達，增加粒細胞源性抑制細胞(MDSCLT)的數量，抑制T細胞的增殖和遷移，降低血清促炎因子，恢復低血壓，減輕肝、腎損傷，延長膿毒癥小鼠的存活率，此外，牛去氧膽酸鹽處理后的MDSCLT在過繼轉移治療中比未處理的能更好地改善膿毒癥[32]。姜黃素可以通過增強Treg細胞抑制功能，增加血漿IL-10、降低TNF-α和IL-6水平，改善CLP小鼠存活率[33]。

4 調節細胞死亡

研究發現，連續10 d經口給予柚皮苷100 mg·(kg·d)-1能夠通過抑制BAX/Bcl2比值，抑制心肌凋亡，同時降低心肌組織TNF-α、IL-1β和IL-6表達，上調SOD表達，下調MDA水平，發揮抗炎抗氧化作用[34]。腹腔注射紫檀芪(5、10、15 mg·kg-1)可以通過抑制BAX表達，增加Bcl2表達，抑制肝細胞凋亡，還能通過上調SIRT1表達，抑制肝中炎癥反應[35]。白藜蘆醇(40 mg·kg-1)可以通過上調血管內皮生長因子-B(VEGF-B)表達水平，抑制LPS誘導的肺泡巨噬細胞凋亡[36]。人參皂苷Rg1(200 mg·kg-1)通過抑制膿毒癥小鼠海馬區中微管相關蛋白1輕鏈3Ⅱ(LC3Ⅱ)和p62表達，抑制caspase-3活化，來抑制神經細胞凋亡，降低膿毒癥小鼠死亡率，改善SAE引起的認知障礙[37]。另一項研究也顯示，人參皂苷Rg1(30 mg·kg-1)可以通過激活自噬，上調Nrf2表達，抑制p65磷酸化，抑制小鼠肺上皮細胞(MLE-12)凋亡，減輕膿毒癥引起的肺損傷[38]。

另有研究發現，人參皂苷Rg3(25 μmol·L-1)可以通過調節線粒體自噬，減輕線粒體功能障礙，激活AMPK通路，減輕膿毒癥引起的細胞、器官功能障礙[39]。青蒿琥酯可以通過抑制TRAF6-Beclin1-PI3KC3復合物形成，抑制自噬激活，抑制LPS誘導的巨噬細胞釋放細胞因子，改善膿毒癥[40]。

5 調節內皮屏障功能

研究發現，梓醇(10 mg·kg-1)可以抑制SRC、PI3K、FAK磷酸化，抑制CTSB激活，促進claudin-5和連接黏附分子-1(junction adhesion molecule,JAM-1)重分布，抑制IV型膠原蛋白和層黏連蛋白(LN)降解，減輕LPS誘導的血管通透性增加，降低膿毒癥小鼠死亡率，表面等離子共振技術(SPR)檢測結果證明，梓醇是通過直接與TLR4、SRC結合，發揮改善LPS引起的內皮屏障功能障礙的作用[41]。天竺葵素(30 μmol·L-1)可以抑制LPS和CLP誘導的轉換生長因子誘導蛋白(TGFBIp)釋放，抑制TGFBIp誘導的屏障破壞、白細胞遷移[42]。小檗堿(25、50 mg·kg-1)通過調節Wnt/β-catenin信號通路，抑制膿毒癥大鼠血管通透性升高，在LPS刺激的大鼠腸微血管內皮細胞模型中，恢復血管內皮屏障功能，增加跨內皮電阻值(TEER)、上調claudin-12，β-連環蛋白和血管內皮鈣黏蛋白(VE-cadherin)含量，維持緊密連接和黏附連接穩定性，發揮維持腸血管屏障功能作用[43]。鵝掌楸(20 mg·kg-1)通過抑制肺中VEGF表達和NF-B活化，抑制血管通透性增加和過度炎癥反應[44]。雙氫青蒿素(25 μmol·L-1)通過恢復TNF-α抑制的人腎小球內皮細胞(HRGECs)中緊密連接蛋白(occludin)表達，降低腎小球內皮通透性，雙氫青蒿素(50 mg·kg-1)可以減輕LPS誘導的膿毒癥小鼠腎小球損傷，降低尿液中白蛋白與肌酐比值(UACR)，降低血清肌酐[45]。補骨脂(15、30、60 mg·kg-1)能抑制膿毒癥小鼠體內炎癥因子水平升高，降低肺水腫，恢復claudin-1和VE-cadherin表達，維持肺內皮屏障功能，同時還能增加SOD活性，抑制MDA、8-OHDG和3-硝基酪氨酸(3-NT)表達水平增加[46]。

6 討論

膿毒癥的發病機制是一個復雜的、多通路、多環節參與的過程，早期研究集中在抑制膿毒癥期間的全身炎癥反應綜合征上，近期研究發現，多器官功能障礙和多器官衰竭是引起膿毒癥患者死亡的重要原因，且全身炎癥反應綜合征與器官損傷并無確定的時間先后關系，因此，單純的抑制過度炎癥反應，可能不能降低膿毒癥患者的死亡率，炎癥因子抑制劑在臨床應用的失敗也驗證了這一點，所以如何在抑制過度炎癥反應、氧化應激的同時，改善器官損傷，恢復機體免疫系統功能是未來研究治療膿毒癥藥物的重要方向。目前膿毒癥研究的動物模型主要集中在盲腸結扎穿孔術模擬的闌尾炎或憩室炎穿孔，或腹腔、靜脈注射LPS引起的內毒素血癥上，其他模型還有燒傷、細菌攻擊模型等。然而，由于引起膿毒癥感染的微生物種類繁多，膿毒癥發病機制復雜多樣，不同地區、不同感染源的患者對膿毒癥感染呈現不同表型，且由于基因的多樣性，患者在面對不同治療藥物，其療效也有差異。因此，如何選擇或制備更合適的動物模型，降低其與臨床疾病的差異性，是膿毒癥新藥研發的關鍵之一。

本文綜述研究顯示，中藥活性成分可通過調節多條膿毒癥相關通路，參與防治膿毒癥及膿毒癥誘導的器官功能障礙中的過度炎癥反應、氧化應激、免疫紊亂、細胞死亡和內皮通透性增加，其相關作用途徑總結歸納如表1所示。防治膿毒癥的中藥活性成分涉及黃酮類、萜類、木脂素類、皂苷類、醌類、生物堿類、多糖類、苷類、苯丙素類、醛類、香豆素類、揮發油類、甾體類等，主要通過調節TLR4/MyD88/NF-B、MAPK等相關通路，抑制HMGB1等蛋白表達，上調Nrf2、SIRT1等蛋白表達來減輕多器官功能障礙，降低膿毒癥死亡率，發揮防治膿毒癥作用。其中，黃酮類、萜類、木脂素類主要調節TLR4/NF-B信號通路，上調SIRT1表達，抑制過度炎癥反應和氧化應激，黃酮類、萜類還能調節MAPK通路，進一步抑制膿毒癥引起的抗炎促炎反應失衡和過度氧化應激。皂苷類、苷類和揮發油類可以抑制HMGB1表達水平增高，抑制炎癥反應，降低血管通透性。黃酮類、皂苷類成分能夠通過上調Nrf2信號通路，發揮抗氧化作用。醌類、苷類、生物堿類主要通過抑制NF-B信號通路，抑制機體炎癥反應。醌類和苯丙素類可以激活PPAR-γ受體，抑制炎癥因子產生。醌類、黃酮類和多糖類成分，可以調節機體免疫反應，減輕膿毒癥引起的免疫麻痹。甾體類成分可以調節免疫，抑制全身炎癥，改善膿毒癥。醛類可以通過調節NLRP3抑制炎癥反應。香豆素類可以通過抑制JAK/STAT信號通路，下調ROS產生，發揮抗炎抗氧化作用。上述研究主要集中在黃酮類、萜類和木脂素類成分上，三者均具有抗炎抗氧化作用，其中黃酮類和萜類還可以抑制血管通透性增高，維持內皮屏障功能，改善膿毒癥引起的水腫，減緩器官功能障礙，值得進一步探索開發。

表1 中藥活性成分防治膿毒癥的作用環節進展

表1(續)

7 展望

盡管中藥活性成分防治膿毒癥的研究已取得一定進展，但其分子機制研究仍不夠深入具體，仍缺乏明確的作用靶點。因此，如何利用基因組學、蛋白質組學、代謝組學和網絡藥理學等技術，整合基因敲除、蛋白抑制、過表達等分子生物學技術和分子對接與分子動力學模擬、表面等離子共振等方法，更客觀、全面、具體地對中藥活性成分治療膿毒癥的分子機制或關鍵環節進行深入闡釋和反復確證，發掘中藥有效成分在疾病相關信號網絡中的具體作用靶點或識別生物標志物，以期為膿毒癥新藥開發提供可能的潛在靶點和先導化合物，為指導臨床用藥提供數據支持和參考依據，是未來探討中藥防治膿毒癥需要思考的重要問題，值得關注。