基于“细菌负荷阈值”理论的扶正祛邪法治疗慢阻肺的思路*

封继宏，李美凤，祁海燕，孙增涛△

1中国中医科学院博士后科研流动站，北京 100701；2天津中医药大学第二附属医院；3天津中医药大学

基于“细菌负荷阈值”理论的扶正祛邪法治疗慢阻肺的思路*

封继宏1，2，李美凤2，祁海燕3，孙增涛2△

1中国中医科学院博士后科研流动站，北京 100701；2天津中医药大学第二附属医院；3天津中医药大学

根据传统中医理论和长期临床实践，结合现代医学细菌负荷理论提出慢性阻塞性肺疾病（CO PD）稳定期的“正虚邪郁”病机理论，正虚是指肺脾肾亏虚，而以肺气虚为始，以肾虚为渐，以气虚为本，涉及阴阳；邪郁是指细菌、病毒、烟尘等毒邪乘虚侵犯肺脏，毒损肺络，肺叶不举，升降失常，痰浊水湿瘀血胶痼积蓄。同时拟通过体内外实验，而且基于“细菌负荷阈值”理论从整体和细胞水平研究扶正祛邪中药的抑菌机制，诠释其本质和内涵，为CO PD稳定期的治疗提供新方法。

慢性阻塞性肺疾病；细菌负荷阈值；扶正祛邪法

目前，慢性阻塞性肺疾病(CO PD)已成为重大的公共卫生问题，CO PD急性加重期导致肺功能下降，加速疾病进展速度，因此，如何预防CO PD急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)，使CO PD患者病情稳定，延缓病情恶化进展是临床面临的重大课题。

CO PD是呼吸系统常见病和疑难病，随着环境污染的日益加重与人口老龄化趋势的日渐显著，CO PD患病人数逐渐增多，1项对28个国家的数据进行的M eta分析［1］表明以肺功能测定为依据的CO PD发病率在40岁以上人群中为9.0%～10.0%，在我国CO PD患病率40岁以上人群达8.2%［2］。据统计目前CO PD已成为全球第4位死亡原因，预计2020年将会成为全球第3位致死原因和经济负担的第5位，已成为非常重要的公共卫生问题［3］。

现代研究认为CO PD是一种可预防、可治疗的，以不完全可逆的气流受限为主要特征的疾病。由于吸入有害颗粒或气体(主要是吸烟)的影响，肺部产生异常的慢性炎症反应，从而导致气流受限，并呈进行性加重趋势，其病程可分为急性加重期与稳定期［2］。AECO PD是指患者出现超越日常状况的持续恶化，并需改变CO PD的基础常规用药者，通常在疾病过程中，患者短期内咳嗽、咳痰、气短和(或)喘息加重，痰量增多，呈脓性或黏脓性，可伴发热等炎症明显加重的表现，稳定期则指患者咳嗽、咳痰、气短等症状稳定或症状轻微。

导致CO PD患者住院率、病死率增加、住院费用增加的重要原因是AECO PD。相关研究［4-5］认为CO PD患者通常规律出现急性加重，中位发作频率是2.4～3次/年，CO PD急性加重的患者住院病死率约为7.4%，再次住院的患者约占31.4%。同时AECO PD频繁发作会增加患者临床治疗失败率，导致肺功能的严重损害，使FEV1的下降速度加快，FEV1受损严重又是引起急性加重的独立危险因素，二者形成恶性循环，严重影响CO PD患者的预后。随着CO PD程度的加重(GO LD分级)，急性加重频率亦升高，导致患者的活动能力下降，肺功能下降加速，劳动力丧失和生活质量严重下降，病死率增高，上述问题严重影响患者的健康状况与生活质量［6-7］。因此如何预防AECO PD，减少CO PD急性发作的次数，使CO PD患者病情保持稳定，延缓病情恶化进展是临床面临的重大课题。

1 细菌负荷阈值理论

细菌负荷阈值理论认为，CO PD稳定期气道内存在一定量的定植细菌，当细菌负荷量增加到一定水平，气道局部炎症反应超过一定阈值时会引起AECO PD的发生。中医药具有抗菌消炎、调节免疫的功效，缓解期治疗能够预防AECO PD的发生，但其抑菌作用机制不清。

多种原因均可引起CO PD的急性加重，感染性因素约占80%，主要包括细菌和病毒，其中细菌感染为40%～50%，病毒感染为30%～40%，还有非典型病原体等。临床和实验观察结果均表明，稳定期CO PD患者可发现痰培养阳性及支气管肺泡上皮衬液中炎症标志物增多，而且细菌定植与痰或肺泡灌洗液中炎症标志物浓度增加呈正相关［8］。

细菌负荷阈值理论认为，在CO PD稳定期，气道内存在一定负荷量的细菌定植，气道内细菌负荷量增加到一定水平时会引起AECO PD，即有一个引起AECO PD的细菌负荷量阈值。当细菌负荷量超过阈值时就会产生足够严重的炎症反应，从而诱发AECO PD［9］。王东等［10］通过在肺气肿金黄地鼠气管内注入流感嗜血杆菌建立AECO PD模型，发现3周后正常动物体内形成的急性感染已基本痊愈时，模型动物肺组织匀浆中仍可分离出较多的细菌，说明细菌长期定植于下呼吸道，形成慢性感染。研究发现［11］细菌是否引起AECO PD取决于宿主与病原体的相互作用，只有细菌具备一定毒力，引发机体发生免疫炎症反应，引起局部持续增加的炎症反应，或新的病原体逃避宿主免疫应答反应，达到呼吸道症状阈值时才引起CO PD症状加重。因此，清除细菌，并提高机体免疫力，进而相对提高细菌阈值，有效降低细菌负荷，预防下一次的急性发作。

由此可见，“细菌负荷阈值”机制是发生AECO PD重要环节机制之一，在临床中如何最大限度降低气道内细菌负荷，减少AECO PD复发的频率是临床上面临的一个重大问题。1项多国、多中心、前瞻性、随机、安慰剂对照研究［12］发现CO PD稳定期预防性使用莫西沙星间歇脉冲疗法(口服莫西沙星400 m g，1次/d，疗程5天，每8周重复1次，共6次)，与安慰剂对照组相比可减少AECO PD急性再发危险的25%。在抗生素作用下，细菌负荷(数量)可降到临床阈值以下，临床症状消失，但是细菌并没有被“根除”，停药后的一段时间细菌负荷(数量)又会上升，再次出现AECO PD，致使CO PD呈波浪式发展，症状逐渐加重，肺功能逐渐下降，同时抗生素的长期使用又容易导致耐药性的发生。2011年GO LD指南［13］不推荐预防性使用抗菌药物以减少CO PD急性加重次数，因其预防价值尚存争议，且具有潜在的毒副作用及导致细菌耐药的风险。CO PD稳定期选择何种药物治疗以降低气道细菌负荷，成为临床医生关注的重要问题。综合研究发现中医药具有抗菌消炎、调节免疫的功效，且安全、毒副作用较少、不易产生耐药，缓解期治疗能够预防AECO PD发生［14-15］，但其抑菌作用机制不明确。

2 CO PD中医病因病机

传统中医认为CO PD属于“咳嗽”“喘证”“肺胀”等范畴，早在《黄帝内经》中即有相关记载，如《素问·大奇论篇》指出“肺之壅，喘而两胠满”；《灵枢·胀论》篇曰：“肺胀者，虚满而喘咳。”对于其病因病机《诸病源候论·咳逆短气候》记载：“肺虚为微寒所伤则咳嗽，嗽则气还于肺间则肺胀，肺胀则气逆，而肺本虚，气为不足，复为邪所乘，壅痞不能宣畅，故咳逆，短乏气也”认为肺胀的主要病因是久病肺虚。《丹溪心法·咳嗽》曰：“肺胀而嗽，或左或右不得眠，此痰夹瘀血碍气而病。”提示病理因素主要是痰瘀阻碍肺气所致。总结前人经验认为CO PD病理变化为本虚标实，急性加重期一般以实为主，稳定期多以虚为主，正虚毒侵，痰瘀互结，缠绵难愈。

CO PD急性加重期病机为痰(痰热、痰浊)壅或痰瘀互阻，气阴受损，可伴腑气不通，以痰瘀互阻为关键。痰瘀危害减轻但稽留难除，正虚显露而多表现为气(阳)、阴虚损，集中于肺、脾、肾，气(阳)、阴虚损中以气(阳)为主，肺脾肾虚损以肾为基。中医药治疗CO PD取得一定效果，根据临床分期，针对发作期与稳定期进行治疗，发作期强调祛邪为主，以清热、化痰、祛瘀为主要治则，可以改善发作期咳痰喘症状；缓解期补虚为主，健脾益肾补肺，提高生活质量，延缓肺功能下降，减少急性发作次数，使病情保持稳定［16-17］。

3 TLR4/NF-κB/hBD-2通路理论

对于病原微生物的入侵，机体通过TLR4/NF-κB/hBD-2通路启动有效的免疫炎症反应以对抗病原体，该通路在机体抵御外来微生物的入侵中发挥重要作用，在CO PD患者的呼吸道中该通路呈高表达状态。

Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)属于天然免疫系统的重要分子，可通过识别病原相关的分子模式，引发信号转导，导致炎性介质的释放，并最终激活获得性免疫系统。TLR4是人们较早发现的能够直接介导机体与病原体反应的TLRs，研究发现［18］CO PD患者的呼吸道上皮细胞由于长期受到慢性炎症和脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)的影响，TLR4显著升高；TLR4的上调将使作用于呼吸道上皮细胞的TLR4介导的致炎因子的表达增强，导致呼吸道的炎性损伤增加，最终导致患者呼吸道气流受限，进而发展成为CO PD。核因子κB(nuclear factor kappa B，N F-κB)是一个可诱导转录因子，其位于TLR下游信号通路的枢纽位置，广泛分布于免疫细胞，当细胞受到应激刺激，N F-κB活化进入细胞核后，调节炎性细胞因子、细胞增殖(抗凋亡)等基因的转录，参与炎症调节、淋巴细胞成熟、获得性免疫的发生，临床和动物实验均发现CO PD支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞中N F-κB高表达［19-20］。

人β-防御素2(humanβ-defensin 2，hBD-2)是一种具有抗微生物特性的免疫活性肽，是可诱导性防御素，在肺部及皮肤组织中表达最多。研究发现［21］CO PD患者稳定期痰液中hBD-2浓度低于急性加重期，但两个时期均高于健康对照组，下呼吸道细菌感染/定植是CO PD患者痰液中hBD-2表达升高的重要因素，也是CO PD患者急性加重发作的重要原因。当呼吸道黏膜受到外界微生物(如细菌)及其产物(如脂多糖)刺激时，菌体成分及其产物与呼吸道上皮细胞识别受体结合，在多种促炎症因子(如TNF-α、IL-1β等)参与下，激活hBD-2基因启动区域转录因子，使得hBD-2 m RN A表达成倍增加，产生大量的hBD-2多肽分子。诱导产生的hBD-2分子具有明显杀灭病原微生物的作用，其作用机制可能为hBD-2对病原微生物的细胞膜产生孔道，从而破坏其细胞膜［22］。活化产生的hBD-2同时作为TLR4的内源性配体，在IL-1相关蛋白激酶(IRAK)和肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)等信号传导分子的协同作用下，与TLR4结合后触发信号级联反应，导致N F-κB激活迁移到细胞核内，激活细胞因子转入(如IL-1等)，hBD-2与其他炎性细胞因子相互作用相互影响，使得炎症向有利于杀灭外界微生物的方向发展。

病原微生物感染后，体内的免疫细胞可直接抑制病原微生物，另一方面病原微生物可诱导免疫细胞分泌防御素hBD-2，对入侵的病原微生物起直接杀灭作用；同时hBD-2与TLR4结合，激活气道上皮细胞N F-κB，诱导一些炎症细胞因子分泌，调节炎症反应，分泌的细胞因子进一步促进免疫细胞的分化、成熟和增殖；而增多的免疫细胞亦能够分泌防御素hBD-2，起到抑制病原微生物的作用。因此认为TLR4/N F-κB/hBD-2信号转导通路在调节免疫炎症反应的过程中具有重要作用，该作用使得机体固有免疫与获得性免疫相辅相成，在机体抵御外来微生物的入侵中发挥共同作用，但是阻断该通路是否影响机体免疫作用发挥尚缺乏深入研究。

4 研究思路与假说的提出

课题组根据传统中医理论和长期临床实践，并结合现代医学细菌负荷理论，提出CO PD稳定期的“正虚邪郁”病机理论，正虚是指肺脾肾亏虚，而以肺气虚为始、以肾虚为渐，以气虚为本，涉及阴阳；邪郁是指细菌、病毒、烟尘等毒邪乘虚侵犯肺脏，毒损肺络，肺叶不举，升降失常，痰浊水湿瘀血胶痼积蓄。CO PD稳定期本虚标实，治疗需扶正祛邪相结合，补虚扶助正气，同时祛邪外出，以防邪郁积滞，病情加重。基于扶正祛邪理论，制定调补肺肾、祛瘀解毒治则，在《永类钤方》补肺汤的基础上化裁，研制出用于CO PD稳定期的中药复方——补肺颗粒，其主要组成为党参、熟地黄、山茱萸、陈皮、赤芍、黄芩等，方中党参健脾益肺；熟地黄滋阴补肾；山茱萸补益肝肾；陈皮燥湿化痰；赤芍清热散瘀；黄芩燥湿解毒，调补肺肾扶助正气，散瘀解毒祛邪外出。

现代药理研究［23］发现多种中药具有杀菌或抑菌功效，其中黄芩被誉为中药中的抗生素，黄芩主要含黄芩甙、黄芩素等成分，对多种细菌、皮肤真菌等均有抑制作用；同时黄芩苷可提高巨噬细胞、N K细胞功能，从而提高机体免疫力；赤芍的主要活性成分为芍药苷和多糖，对肺炎克雷伯菌、流感嗜血杆菌、鲍曼不动菌等具有明显的抑菌作用［24］；陈皮的主要成分橙皮苷，对多种细菌、真菌和病毒具有抑制作用［25］；山茱萸的主要抑菌活性成分酚酸类化合物对金黄色葡萄球菌、流感嗜血杆菌和米曲霉均有抑制作用［26］；党参的主要成分党参酯对大肠杆菌、绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌、钩端螺旋体有较明显抑制或杀灭作用［27］。中药抗菌机制可以分为两类：一类是通过各种途径直接对细菌进行抑制；第二类是通过提高人体的免疫力来抵抗细菌对机体的损伤。目前大多数学者似乎更专注于药物直接抗菌的研究，对中药提高人体免疫力抗菌的这种间接方式研究偏少。当人体免疫力不足以抑制细菌的侵犯时就需要药物来维持该平衡。中药在这方面具有“扶正祛邪”的双重功效，对这方面的研究将有助于中药抑菌机制的进一步阐明。

前期系统研究［28-29］发现补肺颗粒用于CO PD稳定期治疗，可以改善CO PD患者临床症状，提高生活质量和活动能力，减少急性发作次数，延缓肺功能下降，使疾病保持稳定；其机制可能与抑制细菌生长，调节机体免疫有关，但其如何发挥抑菌作用机制尚需深入探讨。

基于上述研究我们提出如下假说：CO PD稳定期存在正气亏虚、邪气郁滞，治疗须扶正祛邪相结合，扶助机体正气，祛邪外出，可以预防邪郁积滞，病情加重；扶正祛邪中药可通过调节TLR4/hBD2通路起到提高机体免疫，抑制细菌生长，降低细菌负荷，预防AECO PD反复发生，使CO PD病情处于稳定状态。为验证此假说，本项目拟开展以下研究：1)通过在肺气肿金黄地鼠气管内注入流感嗜血杆菌建立AECO PD模型，基于TLR4/hBD2信号通路，观察中药单纯扶正和扶正祛邪及西药抗生素对细菌感染后CO PD稳定期动物模型的抑菌机制。2)以香烟提取物并脂多糖刺激肺上皮细胞为研究对象，采用酶联免疫吸附法、实时定量PCR和免疫印记等方法，并使用特异性抑制剂阻断相关通路，观察扶正祛邪方含药血清对肺上皮细胞TLR4/hBD2信号通路的影响。

将通过体内外实验，从整体和细胞水平方面研究扶正祛邪中药的抑菌机制，诠释其本质和内涵，研究成果将丰富中医关于“扶正祛邪”的理论内涵，创新CO PD稳定期病机治法，提供一种CO PD稳定期中医治疗方法，提高CO PD中医诊治水平。

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Thinking of Strengthening Healthy-Qi and Eliminating Evil Treatment in Treating COPD on the Basis of Bacterial Load Threshold

FEN Jihong1,2，LI Meifeng2，QI Haiyan3，SUN Zengtao2△
1 Mobile Post-doctoral Stations of China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100701，China；2 The Second Affiliated Hospital of Tianjing University of Chinese Medicine；3 Tianjing University of Chinese Medicine

According to TCM theory and a long period of clinical practice combined with bacterial load theory of modern medicine，the pathogenesis theory of healthy-Qi deficiency and evil stagnation of COPD at stable period was raised，healthy-Qi deficiency referred to deficiency of lung，spleen and kidney，from lung Qi deficiency to kidney deficiency，and it was related to Yin and Yang；evil stagnation referred to invasion of bacteria，virus and smoke dust into lung，causing pulmonary collaterals lesion，lung lobe impotence，disorder of going up and down and stagnation of phlegm，turbid，water-dampness，congestion.Antifungal mechanism of strengthening healthy-Qi and eliminating evil Chinese herbs from holism and cellular level was explored through experiments in vitro and vivo based on bacterial load threshold theory，its nature and content were explained，therefore to provide new treatment methods for COPD at stable stage.

COPD；bacterial load threshold；strengthening healthy-Qi and eliminating evil method

R563

A

1004-6852（2016）09-0047-05

2015-06-02

国家自然基金青年基金项目（编号81202796）；全国中医药传承博士后项目（国中医药人教函［2013］240号）。

封继宏（1979—），男，博士学位，副主任医师。研究方向：呼吸系统疾病的临床与实验研究。

△通讯作者：孙增涛（1963—），男，博士学位，博士研究生导师，教授，中华中医药学会内科分会委员，世界中医药联合会呼吸病专业委员会副会长，中国中西医结合学会呼吸病委员会副主任委员。研究方向：呼吸系统疾病的临床与实验研究。