右美托咪定對膿毒癥時巨噬細胞影響的研究進展

王 滔 邱思遙 馬興龍 溫建立

《第三版膿毒癥與感染性休克定義的國際共識》將膿毒癥定義為感染引起宿主反應失調,導致危及生命的器官功能損害的癥候群,是一個高病死率的臨床綜合征[1]。一項多中心研究顯示，全球每年有高達3100萬例膿毒癥患者，其中包括1940萬例嚴重膿毒癥，約600萬例死亡[2]。膿毒癥的發病機制未明，宿主在膿毒癥發生后的免疫功能變化是影響預后的重要原因，無論在先天性免疫或適應性免疫過程中，巨噬細胞在機體受到感染時發揮至關重要的作用。右美托咪定(dexmedetomidine，DEX)為高選擇性的α2受體激動藥物，除了鎮靜和鎮痛作用外，還具有降低患者病死率、器官保護等作用，基礎研究也表明DEX具有抗炎、抗凋亡、抑制氧化應激以及器官保護的作用。近期研究顯示，DEX對炎癥條件下的巨噬細胞功能產生了一定的影響，在膿毒癥免疫機制中發揮重要作用。本文就DEX對膿毒癥時巨噬細胞抗炎作用的影響及作用機制進行綜述。

一、膿毒癥時巨噬細胞的變化

巨噬細胞是機體免疫細胞的重要組成部分，具有分泌炎性細胞因子、趨化、吞噬、調節炎性反應和殺滅微生物等作用。膿毒癥發生時，巨噬細胞可以通過Toll樣受體(toll-like receptors,TLR-4)識別，從而激活先天性免疫。與此同時T、B淋巴細胞通過細胞受體特異性識別抗原遞呈細胞(APC)遞呈的T、B淋巴細胞抗原表位，識別抗原后的T、B淋巴細胞在協同刺激分子參與下，發生活化、增殖、分化產生效應細胞，最后可由參與適應性免疫的巨噬細胞吞噬及清除。組織中巨噬細胞大多來自卵黃囊或胚胎造血干細胞，它能根據微環境的改變而做出變型，即M1型(經典激活)或者M2型(替代激活)。M1型巨噬細胞主要由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)和(或)干擾素γ(interferon γ，IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(tumour necrosis factor α，TNF-α)等細胞因子誘導活化。M2型巨噬細胞主要由IL-4、轉化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、免疫復合物等誘導活化。M1型巨噬細胞具有釋放促炎性細胞因子，抑制組織周圍的細胞增殖，導致組織損傷，M2型巨噬細胞則釋放抗炎性細胞因子，幫助細胞增殖，促進傷口愈合和組織修復[3]。巨噬細胞的M1型和M2型在一定的條件下可以相互轉換，使已分化巨噬細胞的“再極化”，從而發揮相應的功能。正所謂“火車跑得快，全靠車頭帶”，巨噬細胞持續監測機體免疫防御，需要不斷的能量供給才能持續。在正常生理條件下，巨噬細胞以葡萄糖氧化磷酸化作為其能量需求的主要代謝途徑。膿毒癥發生時，機體缺氧發作導致糖酵解途徑紊亂，巨噬細胞極化為M1型或M2型失衡對機體產生不利影響，其代謝發生應激性改變，影響炎性反應和免疫系統的功能。

在膿毒癥過度炎性反應期，巨噬細胞內與糖酵解的相關基因表達增強，在免疫耐受期，糖酵解水平則下降。研究顯示，LPS刺激巨噬細胞后，雷帕霉素靶蛋白和低氧誘導因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)表達增加，能促進糖酵解相關基因表達，還能增加6-磷酸果糖-2-激酶表達，從而促進有氧糖酵解[4]。LPS 激活巨噬細胞后，誘導型一氧化氮合酶表達增加，線粒體電子傳遞鏈部分靶蛋白的活性下降，從而抑制三羧酸循環循環和氧化磷酸化[5]。巨噬細胞代謝發生改變后，其代謝中間產物對免疫細胞功能的產生影響。在膿毒癥小鼠模型研究發現[6]，通過預防HIF-1α的增加，可能調節巨噬細胞中有害的免疫代謝，成為膿毒癥免疫治療的一種新思路。

自噬是機體清除細胞內功能異常的細胞器、病原體、錯誤折疊或聚集的蛋白質等有害物質的重要途徑，是維持細胞內環境穩態主要機制之一。研究表明，自噬可調控炎性細胞因子的釋放，自噬減少將促進炎性反應并導致細胞死亡[7]。巨噬細胞自噬的增強，可通過負向調節巨噬細胞異常激活，調節巨噬細胞極化分型，減少炎性小體激活和炎性細胞因子釋放，影響巨噬細胞凋亡等方式發揮保護作用，它的水平在一定程度上決定了膿毒癥的發展和預后。

膿毒癥發生時，巨噬細胞的極化與代謝、自噬等彼此緊密相關。糖代謝為巨噬細胞分型及自噬提供能量促進消除病原菌，自噬水平則隨著巨噬細胞表型的變化而變化，降低全身炎性反應。進一步了解巨噬細胞在膿毒癥中的功能變化及機制，通過針對巨噬細胞功能的干預可能成為膿毒癥的治療新方法。

二、右美托咪定對巨噬細胞抗炎活性的影響

1.調控巨噬細胞炎性細胞因子水平：膿毒癥的特點是宿主感染后廣泛的炎癥，從而產生細胞炎性細胞因子風暴。細胞炎性細胞因子過度激活最終引起全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，炎性細胞因子的水平在一定程度上影響膿毒癥發展與預后。在膿毒癥期間，眾多促炎性細胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α等發揮重要作用，與患者的預后緊密聯系。已有研究報道，在膿毒血癥期間的死亡患者IL-1β水平高于存活者，TNF-α與感染的嚴重程度相關，這一定程度上表明高水平IL-1β和TNF-α與膿毒癥預后呈負相關[8]。在小鼠的體外研究表明DEX可顯著減少LPS誘導巨噬細胞分泌的促炎性細胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-8[9]。Meng等[10]研究發現，DEX可以顯著抑制LPS誘導的小鼠骨髓源性巨噬細胞后IL-1β、TNF-α和IL-6的上調，從而緩解全身炎性反應。Yu等[11]研究證實了DEX有降低小鼠模型中細胞炎性細胞因子IL-1β水平的作用。Ding等[12]研究表明，DEX可以降低小鼠模型創傷性腦損傷中IL-1β、TNF-α和IL-6等炎性細胞因子的表達水平。高遷移率組蛋白B1(high mobility group B1,HMGB1)同樣是一種關鍵的促炎性細胞因子，其在膿毒癥晚期的水平與膿毒癥患者的病死率密切相關。Kim等[13]研究了DEX對LPS注射后的大鼠脾細胞分泌HMGB1的影響，注射LPS中HMGB1含量顯著增高，而DEX組的HMGB1含量降低。DEX對巨噬細胞炎性細胞因子的抑制作用，部分可能是其在膿毒癥中發揮抗炎作用。現研究已顯示,使用單種炎性細胞因子拮抗劑并不會改善膿毒癥患者預后，但通過干預整體細胞因子的水平，可能會改善膿毒癥的預后。目前認為巨噬細胞通過抑制多種炎性細胞因子的表達水平，發揮降低患者病死率、器官保護等作用。

2.影響巨噬細胞極化：M1/M2型標志物與膿毒癥的發展和預后有著緊密的關系，M1型巨噬細胞主要是在膿毒癥的早期進展中起重要作用，IFN-γ可以抑制巨噬細胞向M1型的轉化。Chen等[14]研究表明，在研究細胞毒性T淋巴細胞中IFN-γ分泌實驗中，DEX能降低培養基中IFN-γ蛋白表達水平。Liu等[15]對大鼠產后出血致多器官功能障礙綜合征模型研究發現，DEX能降低IFN-γmRNA表達水平。該項研究提示DEX可能通過降低IFN-γ表達水平,影響巨噬細胞的極化，從而發揮抗炎性反應的作用。分化抗原簇86(cluster of differentiation 86,CD86)是激活M1型巨噬細胞釋放細胞炎性細胞因子的重要標記蛋白，在膿毒癥早期，可使巨噬細胞增加抗原遞呈能力[16]。Zhou等[17]報道顯示，DEX能降低CD86陽性細胞的數量，抑制向M1型巨噬細胞的轉化。M2型巨噬細胞特征表達標志物為精氨酸酶1(mrginase-1,Arg1)、甘露糖受體(mannose receptor1、Mrc1或CD206)和IL-10等。Gao等[18]研究表明，DEX通過α2腎上腺素能受體信號介導，使M2型標志物Arg1和CD206的轉錄水平增加。Shen等[19]研究發現，DEX可以提高抗炎性細胞因子IL-10的蛋白水平，間接穩定M2型巨噬細胞介導的抗炎性反應，并證實DEX能降低肺泡中M1型巨噬細胞的數量，抑制M1表型。通過上述的研究顯示，DEX通過抑制M1型巨噬細胞極化、促進M2型極化，減少炎性細胞因子的釋放及多臟器損傷。

3.改變巨噬細胞代謝：膿毒癥時細胞能量代謝對免疫細胞功能的產生重要影響，研究其作用機制及調控方式對于揭示膿毒癥病理生理機制意義重大。在糖代謝中，常規下的HIF-1α一般不表達，但可被LPS激活的巨噬細胞誘導表達。當LPS刺激巨噬細胞后，HIF-1α表達增加，促進糖酵解相關基因的表達，從而促進有氧糖酵解，最終使炎性細胞因子表達增加(如IL-1β、TNF-α和HMGB-1)，激活全身炎性反應致使多器官功能障礙[4]。Liu等[20]研究發現，髓系細胞中HIF-1α缺失可顯著降低巨噬細胞中TNF-α的表達。Meng等[10]研究發現，DEX通過抑制HIF-1α，降低LPS處理組中巨噬細胞中IL-1β、TNF-α和IL-6表達水平，表明HIF-1α的水平與炎性細胞因子的活性具有相關性。琥珀酸及谷氨酰胺作為糖代謝的重要中間產物，膿毒癥時糖代謝的改變可引起上述物質增加。研究顯示琥珀酸和谷氨酰胺可直接或間接提高HIF-1α水平及穩定性，促進炎性細胞因子的產生[21]。目前為止，關于DEX對琥珀酸的作用研究并不明確。考慮到谷氨酰胺和琥珀酸都與HIF-1α有必然聯系，因此，可以假設DEX可能通過抑制HIF-1α間接影響琥珀酸及谷氨酰胺，為巨噬細胞抗炎提供能量，這種假設需要大量實驗研究來證明，研究DEX是否對琥珀酸和谷氨酰胺有直接作用，值得關注。

4.影響巨噬細胞自噬：巨噬細胞的自噬與相關的關鍵蛋白和信號通路有著緊密的關系，如JUN信號通路、PI3K/Akt信號通路及NF-κB信號通路等，對巨噬細胞自噬的活性有著重要的關系。DEX可通過多種對信號通路的影響，減少巨噬細胞的自噬。Meng等[22]和Zhao等[23]研究表明，DEX可通過PI3K/Akt/mTOR信號通路來減輕LPS誘導的急性肺損傷和減少自噬。Yang等[24]研究DEX調控自噬相關蛋白發現，經LPS處理后LC3Ⅱ和beclin-1的表達水平降低，p62的表達增加，經DEX干預后，LC3-Ⅱ/LC3和beclin-1表達顯著升高，p62表達降低。毛幸等[25]研究結果表明，DEX能通過抑制PI3K增強自噬，使beclin-1表達下調、p62表達上調，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值降低，從而減輕LPS致巨噬細胞炎性反應。神經細胞凋亡后，經DEX處理可顯著下調beclin-1和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的mRNA和蛋白表達水平，抑制自噬發揮器官保護作用[26]。正常情況下，機體自噬水平較低，在應激、炎癥及缺氧下會被刺激，增強機體防御功能，但過度的自噬則會使巨噬細胞自噬性死亡，增加炎性反應。beclin-1、LC3及p62作為巨噬細胞自噬的重要標記蛋白，在機體的自噬防御機制中發揮重要的作用已得到共識，通過以上研究表明，DEX能影響LPS誘導下三者表達的水平，但是否增強或抑制自噬并未得到共識，需進一步研究。巨噬細胞自噬水平在膿毒癥不同時期變化較為復雜，DEX對自噬產生影響并發揮抗炎作用關鍵點的研究仍較少，如果準確選擇恰當的時機，通過使用DEX調控自噬水平，可能會有效降低膿毒癥病死率。

5.影響巨噬細胞的其他功能：巨噬細胞作為防御系統的第一道防線在膿毒癥中發揮著重要作用，特別是自身的遷移和吞噬作用。當發生炎性反應時，機體內趨化因子能誘導巨噬細胞遷移到感染部位，分泌炎性細胞因子加強局部炎性反應。隨即巨噬細胞主動包裹病原體形成吞噬泡，與溶酶體結合成吞噬溶酶體，最終將異物降解排泄體外。在明確DEX具有抑制炎性細胞因子作用下，已有研究者進一步開展了DEX是否影響巨噬細胞遷移和吞噬的研究，以尋找新的抗炎機制。解翔彬等[27]在LPS刺激小鼠腹腔巨噬細胞實驗中發現，DEX不僅抑制了炎性細胞因子的釋放，還通過抑制巨噬細胞的遷移功能發揮抗炎作用。任海強等[28]研究表明，DEX在LPS刺激后可以濃度依賴性地抑制RAW264．7巨噬細胞的遷移功能，其機制可能為通過下調蛋白激酶Cζ進而改變下游細胞骨架蛋白的活化來實現。吳珊等[29]研究顯示，RAW264.7巨噬細胞上有α2A腎上腺素受體，DEX可能通過α2A腎上腺素受體激活Akt通路，進而增強巨噬細胞的吞噬功能。綜上所述，遷移和吞噬作為巨噬細胞發揮作用的重要方式，對其功能的調控能為調節炎性反應、免疫系統和組織修復提供可能性。雖然當前已有部分研究表明DEX對兩者有影響，但相關實驗研究并開展不多，因此我們可進一步研究DEX對兩者的作用機制，使其得到更多DEX的治療膿毒癥方法。

三、展 望

隨著醫學不斷的發展，膿毒癥作為全世界病死率最高的疾病之一，治療周期長、缺乏特異性，仍然是臨床醫生要克服的難題。DEX具有抗炎、抗凋亡、保護器官障礙安全有效的藥理作用，目前DEX已被用于膿毒癥治療，起到一定實質性的抗炎效果。巨噬細胞作為參與機體炎性反應中的重要成員之一，在膿毒癥中發揮著不可代替的作用。研究DEX對巨噬細胞抗炎活性的影響，探索DEX是否能影響巨噬細胞的其他功能以及作用機制,即進一步針對巨噬細胞炎性細胞因子的釋放、代謝途徑、自噬的強弱及信號通路等，是對尋找更多治療膿毒癥的靶點有重要意義。