中醫藥調控NLRP3炎性小體治療膿毒癥的研究進展

林樺 駱寧 秦超 于泳浩

1天津醫科大學總醫院空港醫院麻醉科，天津 300300；2天津醫科大學總醫院麻醉科天津市麻醉學研究所，天津 300052

膿毒癥（sepsis）是感染誘發的全身炎性反應綜合征，是燒傷、創傷和大手術后的常見并發癥，是危重癥患者死亡的主要原因［1］。全球膿毒癥的發病率高達3‰，且每年以1.5%～8.0%的速度遞增；半數的膿毒癥患者可發展為重度膿毒癥，超過1 800萬例/年，病死率可高達50%以上［1］。我國每年約有300萬例膿毒癥患者，死亡人數高達100萬人以上。在世界范圍內，膿毒癥的治療仍然是非常棘手的問題，臨床主要采用抗感染和對癥支持等非特異性治療方法，尚無可靠有效的針對性治療措施［1］。由此可見，尋找有效的膿毒癥救治措施是現代危重病醫學面臨的棘手難題之一。有研究稱，在膿毒癥炎性反應的過程中NOD樣受體蛋白3（NOD-like receptor protein 3，NLRP3）炎性小體起著關鍵的作用，抑制其活化可以改善膿毒癥癥狀［2］。而中醫藥在治療膿毒癥的過程中也已被證實與NLRP3炎性小體的調控過程存在關系。因此，本文將就NLRP3炎性小體的激活途徑、NLRP3在膿毒癥中的作用，以及中醫藥通過調控NLRP3炎性小體防治膿毒癥的研究進展展開綜述。

NLRP3炎性小體

炎性小體基本結構單位是由NLRP3、接頭蛋白ASC（apoptosis speck protein with CARD）和半胱天蛋白酶-1（cysteinyl aspartate-specific protease，caspase-1）組成［3］。在靜息狀態下無活性，當細胞受到特定刺激后，NLRP3與ASC結合，招募半胱天蛋白酶-1前體（pro-caspase-1）形成復合體，使其成為有生物活性的caspase-1，后者作用于炎癥因子前體如propro-IL-1、pro-IL-18等，產生具有致炎活性的IL-1、IL-18，參與機體天然免疫應答及細胞損傷［4］。NLRP3是一種模式識別受體（PRRs），隸屬于NOD樣受體家族（NOD-like receptor，NLRs），是NLRP3的組成成分之一。NLRP3炎性小體參與人體免疫反應，并可由多種因素［如（lipopolysaccharide，LPS）、活性氧等］通過多條途徑激活。

NLRP3炎性小體激活途徑

1、經典途徑

目前，“雙信號模型”已被提出，用以描述NLRP3炎性小體的組裝激活的經典途徑。

1.1、第一信號 相應的細胞需在“第一信號”下暴露，比如病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）或損傷相關分子模式（damage-associated molecular pattern，DAMP）［5］。“第一信號”能夠激活Toll樣受體，再激活細胞內核轉錄因子NF-κB（nuclear factorκB），上調NLRP3、proIL-1β表達，為NLRP3炎性小體的組裝提供了部件。凋亡信號分子半胱氨酸蛋白酶-8（caspase-8，CASP8）和FAS相關死亡結構域（FASassociated protein with death domain，FADD）也參與NLRP3的誘導［6］。

1.2、第二信號“第一信號”不能獨立誘導NLRP3炎性小體的激活，并要“第二信號”完成NLRP3炎性小體的活化。至今發現的“第二信號”主要如下。⑴溶酶體損傷。溶酶體吞噬膽固醇晶體、二氧化硅［7］等顆粒物時可被損傷，使組織蛋白酶B滲出，誘導NLRP3的活化。⑵離子通量改變。單純K+外流能夠激活NLRP3，其激活作用也得到學術界廣泛認可，且胞外高濃度K+有阻斷NLRP3激活效果［8］。Ca2+、Na+、Cl-也被報道與NLRP3炎性小體激活有關，但具體機制仍存在爭議。⑶線粒體功能障礙。在抑制線粒體呼吸鏈后，線粒體活性氧（mtROS）能夠產生激活NLRP3炎性小體的作用［9］。mtROS能損傷線粒體DNA（mtDNA），mtROS和氧化的mtDNA都可以直接激活NLRP3。⑷糖代謝缺陷可能造成由氧應激、硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）等介導的NLRP3激活［10］。

2、非經典途徑

LPS可不依賴Toll樣受體4（Toll like receptor，TLR4）信號，迅速引發NLRP3炎性小體激活［11］。LPS進入胞漿后，可以直接或間接激活caspase-11/4/5，caspase-11激活細胞膜半通道蛋白（pannexin-1）釋放ATP，胞外ATP激活P2X7受體，誘導K+外流，從而促進NLRP3炎性小體組裝。NLRP3炎性小體激活后，誘導caspase-1的活化，加速消皮素D（gasdermin D，GSDMD）的裂解，引發細胞焦亡。

NLRP3炎性小體影響膿毒癥的機制

1、NLRP3的活化加速膿毒癥的發展

Csak T等［12］研究發現，當膿毒癥處于初期單純性膿毒癥時，NLRP3炎性小體相關指標未出現明顯上調，但疾病發展相關指標出現顯著升高。Huang CH等［13］發現，在飲食小鼠模型中，NLRP3-/-小鼠的器官炎癥和纖維化顯著低于野生型小鼠。綜上所述，NLRP3炎性小體可能是輕度膿毒癥發展至嚴重性膿毒癥的關鍵之一。隨著膿毒癥的持續發展，NLRP3表達明顯上升，而膿毒癥通常伴隨線粒體功能障礙等，這些因素將同時觸發上文中的“第一信號”與“第二信號”，導致NLRP3炎性小體活化。隨后NLRP3炎性小體不僅通過促進炎癥因子釋放加劇器官的炎性反應，還將促進GSDMD裂解，最終引起細胞焦亡。細胞焦亡時胞內容物乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）、炎癥因子等釋放至胞外。Biasizzo M等［14］在GSDMD-/-小鼠和野生型小鼠的原代肝細胞中，同時使用LPS等激活NLRP3炎性小體，發現GSDMD-/-小鼠肝細胞LDH釋放未出現顯著升高，而野生型LDH釋放增加。綜上，膿毒癥若未得到有效控制，進一步引發NLRP3炎性小體的激活，能夠使肝細胞焦亡，加劇器官的損傷，從而加快膿毒癥的惡化。

2、調控NLRP3可對膿毒癥產生治療作用

有研究表明，多種抗炎藥物、NLRP3抑制劑都表現出了改善膿毒癥的作用，如CY-09、金諾芬（Auranofin）、MCC950［15］等。CY-09能夠直接抑制NLRP3炎性小體活化，緩解膿毒癥患者器官損傷［16］。MCC950是一種小分子NLRP3抑制劑；目前已有研究使用該抑制劑作為對照，Shi X等［17］的研究中也證實了其減輕膿毒癥器官損傷。Auranofin為含金抗炎藥物，有研究表明其可以通過抑制NLRP3達到改善膿毒癥的作用［18］。Jennings-Almeida B等［19］研究發現，NLRP3基因敲除改善了膿毒癥小鼠的肝細胞損傷。綜上，對NLRP3炎性小體的特異性抑制，能夠起到改善膿毒癥的作用，NLRP3炎性小體可成為膿毒癥患者的治療重點領域之一。

中醫藥在膿毒癥病程中對NLRP3炎性小體的調控作用

中醫藥“多靶點”的特點使其在治療膿毒癥這樣的復雜感染疾病上有著突出的優勢，且近年來在臨床中療效良好，未來利用我國傳統中醫藥治療膿毒癥將成為趨勢。膿毒癥在中醫中的主要病因為邪毒入侵造成毒熱入血、淤血產生等，其病理基礎與痰、濕、濁、瘀、熱等有關，證屬本虛標實，脾虛為本，痰濁血瘀為標，主要證型分為實熱證、血瘀證、腑氣不通證和厥脫證等［20］。目前有關中醫藥通過調控NLRP3防治膿毒癥的研究中，多以中藥單體和復方為研究對象。

1、單體

目前已有研究證明，中藥中的許多單體對NLRP3炎性小體有干預作用，并可改善膿毒癥癥狀。其中，黃芩苷、氧化苦參堿、黃連素、丹皮酚等均來源于清熱類中藥；人參皂苷、紅景天苷、甘草甜素等均來源于補虛類中藥；丹酚酸A、隱丹參酮等來源于活血類中藥，此3類藥皆為中醫臨床治療膿毒癥的常用藥［21］。在中醫理論中，實熱證、血瘀證為膿毒癥的主要證型，脾虛而水濕內停，久可生熱，肝郁則氣滯，易生痰濁血瘀，而補虛藥可補脾氣之虛，清熱藥可解內熱之證，兼具燥濕之效，可防濕氣內蘊再傷脾臟，活血藥可疏通血脈，祛瘀生新［22］。單體成分是中藥發揮藥效的物質基礎，而這些臨床常用藥的單體對NLRP3的調控作用，也進一步證明了中醫藥在治療膿毒癥上的優勢。

1.1、苷類 人參，性甘微苦，具有大補元氣，補脾生津之效。近年來研究發現，人參總皂苷對膿毒癥大鼠具有良好的調節作用［23-24］。其中，人參皂苷Rg1能夠顯著下調膿毒癥小鼠NLRP3的mRNA以及白介素（IL）-1β及IL-6促炎因子的生成，從而減輕癥狀期間炎癥因子對肺部功能的損害。紅景天性甘、苦、平，具有益氣活血之效。Lee YM等［25］發現，紅景天苷抑制器官中硫氧還蛋白結合蛋白（thioredoxin interacting protein，TXNIP）表達和NLRP3炎性小體活化，從而改善膿毒癥。黃芩性苦寒，主清上焦濕熱，有瀉火解毒之功，其主要成分黃芩苷，可在棕櫚酸（PA）誘導AML-12肝細胞模型中，抑制內質網應激和TXNIP/NLRP3炎癥活化［25］。此外，黃芩苷具有抗內毒素作用，而內毒素（如LPS）是快速激活NLRP3炎性小體的關鍵因素，這可能為黃芩苷發揮調節NLRP3作用的因素之一，并有小鼠實驗模型發現黃芩的使用在調節NLRP3的同時可使膿毒癥小鼠的腎組織內腫瘤壞死因子（TNF）-α水平降低，血清中性粒細胞明膠酶脂質運載蛋白（NGAL）及肌酐濃度明顯減少，小鼠的腎臟病理組織學損傷好轉明顯，這也證明了黃芩對膿毒癥小鼠的腎臟保護作用［25］。

1.2、生物堿類 黃連素來源于中藥黃連。黃連性苦寒，有清熱燥濕，瀉火解毒之效，可用于濕熱蘊結型膿毒癥中濕熱偏盛者。李慶華等［26］研究發現，黃連素通過抑制活性氧（ROS）的產生，下調TXNIP/NLRP3軸相關蛋白表達，從而改善膿毒癥造成的腎損傷和炎癥。武曉靈等［27］發現，鹽酸小檗堿能夠下調膿毒癥大鼠腸道NLRP3，改善心功能指標，減輕心功能障礙。氧化苦參堿為苦參主要有效成分之一，性苦寒，有清熱燥濕、殺蟲利尿之效。現研究發現，氧化苦參堿在db/db小鼠膿毒癥模型中，通過降低NLRP3表達量，減少了器官炎癥和肺組織病理學病變，并降低了肺功能組織MDA、MPD、ATP含量及W/D比值等多項指標，減輕了氧代謝不足反應［28］。

2、復方

目前，基于NLRP3與膿毒癥的復方研究多集中于活血化瘀類與清熱化濕類。

2.1、活血化瘀類 大承氣湯（出自《傷寒論》）以硝、硝黃配合，相須為用，瀉下熱結之功益峻。合用既能消痞除滿，又使胃腸氣機通降下行，以瀉下通便。胡星星等［29］發現，在其收集的70例膿毒癥中，大承氣湯的控制凝血作用要強于西藥頭孢普羅米爾。張慧妍等［30］在動物實驗中也證實了，大承氣湯對膿毒癥有緩解絡脈瘀滯，氣血失運之效，并通過下調NLRP3炎性小體組件、NF-κB、TLR4表達減少了膿毒癥的器官炎癥因子表達。此外，以柴胡為君藥的四逆散（出自《傷寒論》），也被發現能通過下調NLRP3、抑制NLRP3炎性小體活化，減輕誘導細胞因子，避免進一步的腎功能損害［31］。解毒化瘀方以清熱解毒，活血化瘀，涼血開竅為治則組成的解毒化瘀方，是診療膿毒癥的有效方，臨床有效率達68.7%。吳玉生等［32］研究發現，解毒化瘀方可下調NLRP3炎性小體組件、NF-κB、TLR4表達，從而抑制NLRP3炎性小體的激活，改善膿毒癥。

2.2、清熱化濕類 清氣涼營湯（出自《喉痧癥治概要》）以犀角為君，清肝膽之濕熱，條暢肝氣，輔以石膏、山梔子、竹葉清解氣分熱毒，犀角尖（水牛角代）、生地、丹皮、赤芍涼營解毒活血。有研究表明，清氣涼營湯可通過下調IL-6、TNF-α促炎性細胞因子蛋白表達，改善膿毒癥大鼠器官功能［33］。此外，具有解熱毒內蘊之效的梔子金花湯（載于《張氏醫通》）也被發現具有降低TNF-α、IL-6、E-選擇素水平，并可提升Fbg水平，改善腸黏膜屏障的功效［34］。二者同具祛濕清熱的功效，常用于治療伴隨厥脫證的膿毒癥。

小 結

炎性小體種類繁多，有關NLRP3炎性小體的研究目前較多，并且越來越受到科研工作者的關注。NLRP3炎性小體是機體免疫系統的一部分，它可通過經典途徑、非經典途徑等方式被激活，繼而介導下游炎癥因子的釋放，從而促發機體免疫反應，同時也存在多種NLRP3的負調控機制。NLRP3炎性小體的激活途徑多樣，涉及物質繁多，各條通路之間可相互影響，這也保證了機體對有害刺激的快速識別和應對。但NLRP3炎性小體引發的炎癥可以誘發機體的自我保護，也可以造成器官組織的病變，NLRP3炎性小體的影響廣泛，目前發現膿毒癥的發展與NLRP3炎性小體高度相關，使用中醫藥單體或復方可在NLRP3炎癥體激活的各環節進行不同程度干預，達到對膿毒癥的改善作用。對NLRP3炎性小體的研究旨在探究疾病微觀層次的機制，并開發新的治療方案，但其激活與調控機制復雜，尚有廣闊的研究前景。