脓毒症的分子细胞学研究进展

史玉龙周大勇

【摘要】细胞因子借助其自身表达从而刺激其他细胞，使其能够在炎症、凝血、血管功能的改变中起到重要作用，通过观察不同类别的细胞介质在宿主反应的相互关系和相互影响，促使人们寻求更加积极有效的治疗靶点，从而提升脓毒症患者的生存率，降低医疗成本。笔者主要综述了几种细胞因子在脓毒症发病机制中的作用以及病程中的变化水平。

【关键词】脓毒症；细胞因子；研究进展

【中图分类号】R329.2【文献标志码】 A【文章编号】1007-8517（2016）21-0039-04

Abstract：

Keywords：

脓毒症是指微生物入侵机体后引起感染进而导致全身性炎症反应综合征的一种表现，是人体对感染的先天免疫反应导致的，它可以使细胞和组织出现损伤[1]，从而导致全身性的严重感染和多器官功能障碍（MODS），本病通常具有较高的死亡率，临床上按照患者病情的严重程度可将其分为：脓毒症、严重脓毒症、脓毒性休克及多器官功能衰竭[2]。

脓毒症的临床表现通常包括以下三个方面：原发性感染病灶的出现；全身性炎性反应；组织器官灌注不足和功能下降[3]。脓毒症的病理发展有其复杂的过程，主要包括细胞因子的释放、中性粒细胞及单核细胞的激活以及血浆蛋白级联系统（如补体系统、内源性及外源性凝血途径、纤维蛋白溶解系统）的激活[4]，脓毒症通常是炎症、凝血和纤维蛋白溶解共同作用产生的结果，故需了解炎症细胞因子的产生过程和细胞因子的信号转导在脓毒症发展过程所起到的作用及其产生的一系列影响。

1蛋白C系统

蛋白C（PROC）系统是一种重要的凝血调控系统，主要包含蛋白（CPC）、蛋白S（PS）、蛋白C抑制物（PCI）及血栓调节蛋白（TM）。活化蛋白C（APC）在严重脓毒症中发挥重要作用，从PROC到APC的转化通常依赖于凝血酶与血栓调节蛋白（TM）的复合体[5]。

抗凝性是蛋白C系统的特性之一。脓毒症发生后，单核-巨噬细胞被一些组织因子激发后，可以引发血管损害从而快速启动凝血系统，并产生凝血因子IXa或Xa。细胞因子Xa和Va结合后生成Va-Xa复合物，能够在短时间内将凝血酶原转化为凝血酶，从而导致纤维蛋白形成并激活血小板及内皮细胞[6]。血栓调节蛋白（TM）和凝血酶存在着很高的亲和力，凝血酶—血栓调节蛋白复合物可以使凝血酶发挥促进PROC活化的作用，促使PROC激活率远远超过其正常值，并且能够在很大程度上抑制凝血酶的活性，降低其激活血小板和内皮细胞的能力。EPCR与PROC结合后围绕在凝血酶—血栓调节蛋白复合物周围。PROC被激活后形成APC，其仍是与EPCR结合的状态，没有抗凝活性[7]。从EPCR上解离出来的APC，与蛋白S结合后可以很快发生作用：灭活因子，这样的作用使因子无法与血小板结合，同时也能够使凝血酶的产生被抑制，进而阻断凝血级联反应。

当患者处于脓毒症状态时，机体的抗凝系统功能受到损伤，从而使患者的凝血——纤溶系统功能受到影响，如此会使血管内凝血的发生、发展速度加快，同时机体因为大量血小板的消耗，进而发生机体的广泛性出血，器官受损加重，导致恶性循环。钟旋等[8]通过一系列临床研究证实了PROC基因多态性和脓毒症发病过程中的血小板浓度有一定的相关性。内皮细胞受到损伤造成炎症反应加重。而炎症反应对血管内皮功能也产生作用，会加重血管内皮功能的紊乱。同时血管活性物质从内皮细胞中产生，因而影响血压。而微血管的功能受损使器官组织灌注量不足，因而引起组织器官功能紊乱以及衰竭[9]。

2钙结合蛋白S100

S100蛋白家族是钙结合蛋白家族之一，主要以钙离子依赖的方式调控细胞活动，其生物学功能有参与炎症反应、调控细胞的生长与分化等多种功能。家族成员中的S100A8、S100A9、S100A12在细胞外通常作用于白细胞、调控靶细胞增殖、参与调节巨噬细胞以及炎症细胞的活性等[10]。

S100A12得基因位于人染色体1q21，包括两个EF手型螺旋—环—螺旋结构，疏水区在其两侧，而铰链区在其中间，铰链区和梭基端扩展区在不同成员中不断变化，具有独特的生物学活性[11]。S100A12主要表达中性粒细胞，淋巴细胞、单核细胞中也有表达。S100A12常与RAGE结合，借助细胞内的信号转导途径激活反应性氧自由基、丝裂原激活蛋白激酶、NF- kβ和其他信号途径[12]，比如白介素-1β、6、8（IL-1β、6、8）、血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等，构成机体的炎性反应、免疫防御反应，调节细胞生长分化、生长抑制、诱导细胞凋亡等。刘志华[13]及侯斐等[14]通过实验研究发现S100A12可能在机体促炎反应中起着重要的作用。

活化后的巨噬细胞在机体炎症损伤部位能够分泌S100A8和S100A9，S100A8和S100A9在Ca2+作用下形成S100A8/A9二聚体复合物，从而可以发挥其生物学功能。S100A8/A9作为急性炎症反应时活化的噬细胞的标志性蛋白，通常聚集出现在炎症的急性期[15]，其在炎症中作为趋化靶点参与调控炎性细胞的迁移和粘附，研究表明[16]在炎症的急性期中性粒细胞、巨噬细胞等吞噬细胞在炎症因子刺激下能分泌大量S100A8/A9，激活Toll样受体4，促进TNF-a分泌，促进内皮细胞粘附单核细胞、中性粒细胞等进入机体炎症部位，释放大量炎性细胞因子，参与放大SIRS，导致过度炎症反应及炎症损伤，在启动脓毒症病程中起关键作用。高莎莎[17]通过研究发现S100A8/A9表达与炎症因子TNF-α、IL-6的表达呈正相关，并与肝脏、肺脏等组织的损伤存在正相关关系，表明其可能会加重炎症因子引发的炎症反应，在新生儿脓毒症中起重要作用。S100A8/A9还可以刺激L-选择素的脱落，上调并活化粘附分子Mac-1，诱导中性粒细胞通过Mac-1粘附于纤维蛋白原[18]，使中性粒细胞迁移至病变部位从而参与炎症反应。徐玉东等[19]对临床研究发现血浆S100A8/A9浓度在脓毒症患者中处于高表达。

3降钙素原

降钙素原（PCT）由116个氨基酸组成的蛋白质分子，由甲状腺C细胞合成与分泌。降钙素原在生理状态下几乎不能被检测到，但是当机体受到细菌感染或者发生全身严重细菌感染，降钙素原（PCT）水平会表现为异常升高，并且与疾病感染的严重程度具有相关性[20]。王娇等[21]将85例脓毒症患者分为早期、重度、脓毒性休克三组，通过临床观察发现脓毒性休克组患者降钙素原水平显著高于早期脓毒症患者组（P<0.05），也高于重度脓毒症患者组（P<0.05）。血清降钙素原检测可以动态监测脓毒症患者病情的变化，反映脓毒症患者细菌感染的严重程度，为临床医师评估患者病情的转归提供了有效的客观依据。伍方红等[22]经过临床观察75例脓毒症患者，发现预后良好的脓毒症患者一般PCT下降幅度大或治疗前升高的水平比病情严重的患者低。刘杨等[23]将56例脓毒症患者分为生存组和死亡组，通过观测发现死亡组患者其发病早期降钙素原明显升高，经过分析得知PCT对死亡的预测有较高的敏感性。

5巨噬细胞

细菌感染引发脓毒症时，机体的第一道防线是巨噬细胞。脓毒症早期典型特征是巨噬细胞异常活化[24]。李晓萍等[25]研究表明血清巨噬细胞MIP-2有助于脓毒症的早期诊断，能有效评估脓毒症的发展过程。LPS、BLP、LTA与Toll样受体结合，可以启动巨噬细胞活化，激活炎症信号，释放多种炎症介质，而活化的细胞免疫反应又可以反馈性调节免疫反应的强度[26]，通过体循环分泌到达靶细胞和靶组织部位，发挥其生物学活性，从而引起炎症反应。巨噬细胞通过其表达G蛋白偶联转膜结构域、补体受体、免疫球蛋白Fc段受体、Toll-like受体和细胞因子受体等多种受体参与炎症调节。TREM-1分子是新发现的噬细胞标志物[27]， TREM-1和内段信号分结合组成TREM-1 /DAP 12通路，能够活化巨噬细胞，调节炎症反应。炎症与感染过程中，TREM-1可溶性成分被释放至循环中，脓毒症可溶性TREM-1的升高与较差的预后具有相关性[28]。患者发生脓毒症时，因为巨噬细胞释放促炎因子的能力下降，释放抑制性因子增多，表达协同刺激分子减少，抗原呈递能力下降，吞噬能力下降，从而自身发生凋亡。张文凯等[29]通过研究表明脓毒症时肺泡巨噬细胞能够被激活，使中性粒细胞迁移。

6脂多糖

脓毒症感染中约50%是革兰阴性杆菌引起的感染，而革兰阴性杆菌的主要胞壁成分是脂多糖[30]。脂多糖在LBP结合蛋白的帮助下，能够与单核细胞表面受体TLR4、CD 14分子结合，形成一种三分子复合物，活化核内NF-KB和ERK等信号通路，释放TNF-α和IL-1等促炎性细胞因子[31]，导致机体广泛炎性反应的发生。炎症因子的增多使内皮细胞粘附性增加，加剧促凝及抗凝血功能异常[32]。LPS 经LBP/CD14 的识别和调控后使细菌对LPS 的敏感性增强，导致内皮细胞的受损、血管通透性的增加以及凝血功能的异常。周荣等[33]通过实验研究发现经大鼠尾静脉注射LPS后，大鼠TNF-α及IL-1β浓度升高，表明其可诱导脓血症的发生。

7超敏C反应蛋白

C反应蛋白（CRP）是机体炎症、感染、创伤等导致组织损伤时所产生，主要由IL-6刺激下有肝脏合成，炎症开始后的6～12h就能够在血液中检测到升高的CRP，48H能够达到高峰。急性感染及炎症反应时，CRP的水平可以达到正常值的成百上千倍，当致病因素消除后CRP的血浆浓度也随之下降，逐渐恢复至正常。赵永强等[34]通过研究发现73例脓毒症新生儿患者血清CRP浓度要高于非感染性患儿（P<0.05），表现其在新生儿脓毒症的诊断中具有重要参考意义。CRP的数值与疾病感染强度相关，CRP水平升高会增加器官衰竭及死亡风险，病情好转的标志之一是CRP水平下降。吴健等[35]将67例ICU病房中的危重患者按病情改善情况分为预后良好组和预后不良组，两组分别为33例和34例，通过临床观察发现，预后不良组的APACHEⅡ评分明显高于预后良好组，且预后不良组CRP水平高于预后良好组。

总之，脓毒症发生和发展是一个极其复杂的病理过程，是基于各种感染因素引起的一种全身广泛炎症反应综合征，目前对于脓毒症免疫细胞凋亡的机制问题已经有了比较深刻的认识，在先进的科研技术的基础上，深化基础研究，积极探索脓毒症的病理生理学机制，进行多途径，多环节的探索，科学开展各种临床研究，才能更好地寻找到脓毒症的治疗靶点。

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（编辑：穆丽华）