维生素C治疗肺炎支原体肺炎作用机制的研究进展

李喆，熊燚

(遵义医科大学附属妇幼保健院儿科，贵州 遵义 563000)

肺炎支原体肺炎(Mycoplasma pneumoniae pneumonia，MPP)是由肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae，MP)感染所引起的一类下呼吸道疾病，主要表现为咳嗽、发热及全身症状，肺部体征较轻。而婴幼儿多急性起病、病情重、进展迅速，其主要表现为咳嗽、气促及憋喘，肺部体征明显，易引起呼吸困难、呼吸衰竭危重情况，在儿童社区获得性肺炎中占8%～35%[1]。MPP多是良性、自限性疾病，对大环内酯类药物的治疗大多有效[2]。但近年来，由于大环内酯类药物的广泛应用，耐大环内酯类的MP日益增多。相关研究报道，在中国感染MP的儿童中，目前有超过85%的MP菌株被报道为耐药菌株[3]，其治疗效果欠佳，可引起严重的肺内并发症(急性呼吸窘迫综合征、胸腔积液、闭塞性支气管炎)及相应的肺外并发症(心包炎、心肌炎、肾炎和脑膜炎)[4]，严重威胁儿童的生命健康。MPP可能涉及多种机制，包括黏附损伤、膜融合损伤、侵袭性损伤、免疫损伤和炎症损伤等[5]，而维生素C在抗氧化应激、抗炎、调节免疫及增强呼吸道上皮细胞屏障功能等方面具有重要作用[6]。越来越多的临床证据表明，维生素C治疗儿童MPP效果显著[7-9]，但相关作用机制尚不明确。现就维生素C治疗MPP作用机制的研究进展进行综述。

1 维生素C与MPP的关系

维生素C是一种具有多功能的人体必需维生素。维生素C作为有效的抗氧化剂，可以有效地清除因炎症而产生的大量氧自由基[10]。同时还作为必要的辅助因子参与重要生物的合成及调节，如胶原蛋白的生成、参与表观遗产调控、基因转录等。严重的呼吸道感染(如肺炎)是维生素C严重缺乏引起的常见并发症之一，且肺炎也是导致维生素C缺乏症死亡的最主要原因。相关流行病学调查表明，维生素C缺乏症的患病率为5%，维生素C边缘性缺乏的患病率为13%，且体内维生素C水平高低与健康状况密切相关[11]。

MP除引起肺炎外，还可引起自身免疫性溶血性贫血和其他心血管系统、胃肠道和皮肤疾病[12]。在消化系统方面，MP感染患儿可出现恶心、呕吐、腹泻等胃肠道功能紊乱，而维生素C大部分由肠道上皮细胞吸收，通过钠依赖性维生素C转运蛋白并转移至身体各部分组织，因此MP感染可影响维生素C的吸收，从而影响体内维生素C含量[13]。维生素C在人体内以抗坏血酸和脱氢抗坏血酸两种形式存在，但多以抗坏血酸的形式发挥生理作用。脱氢抗坏血酸可通过谷胱甘肽直接还原为抗坏血酸，但MP感染后，MP可通过直接感染肝脏上皮细胞或免疫反应引起急性肝炎，使MPP患者体内谷胱甘肽的含量降低，进而导致抗坏血酸形成减少[14]。在泌尿系统方面，MP由于与肾、肺、脑等器官组织存在相似抗原，人体在感染MP后可产生相应的抗自身组织抗体，进而造成肾脏损伤，从而影响肾小管中抗坏血酸的再摄取[15-16]。故MP感染也会影响维生素C的重吸收。综上所述，MP感染后通过影响维生素C的吸收、重吸收及转运等导致MP感染患儿体内维生素C水平降低。同时维生素C的水平下降也会增加肺炎患病的风险。Carr等[17]研究发现，社区获得性肺炎患者维生素C水平也显著下降，随着病情严重程度的增加，维生素C水平逐渐越低，但补充维生素C后能显著缩短患者的住院时间。因此，认为MPP与维生素C相互联系、互为影响，维生素C辅助治疗儿童MPP是可行的。熊学敏等[7]研究表明，儿童MPP在常规治疗的基础上补充维生素C疗效显著，维生素C不仅可加快临床症状消失，还可以减轻炎症反应及气道高反应性，但具体作用机制尚不明确。

2 维生素C辅助治疗MPP的作用机制

2.1抑制氧化应激途径 氧化应激是由于细胞中的氧化剂和抗氧化剂失衡所致的不良状态。氧化应激下产生的活性氧类和活性氮可损伤机体细胞，因此，氧化还原平衡对维持细胞的正常生理功能至关重要[18]。MP可以附着于上皮细胞表面，通过微管结构侵入宿主细胞，因MP中过氧化氢酶和超氧化物歧化酶不足，MP产生的H2O2和超氧化物基团等进入呼吸道上皮细胞[19]，过度的氧化应激导致呼吸系统的细胞损伤，呼吸道上皮细胞发生肿胀、坏死，微绒毛运动减慢，结构变形[20]。MP相关致病因子社区获得性呼吸窘迫综合征毒素也可直接损伤宿主细胞，并导致炎症因子表达增强、气道功能障碍以及宿主细胞空泡化[21]。维生素C可以通过抗氧化性直接清除H2O2和其他超氧化物对呼吸道上皮细胞的直接损伤。核因子E2相关因子(nuclear factor E2 related factor，Nrf2)是氧化还原反应中重要的转录因子。Nrf2蛋白在机体多种器官(肝、肺、肾、心等)组织细胞中均有表达。正常生理条件下，Nrf2在血浆中与其抑制因子Keap1结合，处于非游离、低活性状态，而机体在遭受各种有害刺激时，Nrf2与Keap1迅速解离，进入细胞核启动下游抗氧化基因表达[22]。维生素C不仅可以促进Nrf2蛋白表达，还可使其活化进入细胞核并诱导调控下游血红素氧合酶1及多种抗氧化因子共同应对氧化应激[23-25]。因此，维生素C治疗MPP的机制可能是通过上调Nrf2表达从而启动抗氧化途径及直接清除MP释放的H2O2等来拮抗MP引起的过度氧化应激。

2.2抗炎症途径 MP细胞膜中的脂蛋白统称为脂质相关膜蛋白，脂质相关膜蛋白可刺激单核细胞、巨噬细胞等分泌肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6等因子。谢晓虹等[26]研究显示，急性期MPP患儿肺泡灌洗液中的TNF-α、IL-6水平明显升高，恢复期则逐渐降至正常水平，提示TNF-α、IL-6升高可能与MPP急性感染有关，且与病情严重程度呈正相关。黄小霏等[27]研究发现，重症MPP患儿肺泡灌洗液中的γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)水平显著升高。以上研究表明，MP可引起促炎症因子的大量释放，从而打破机体平衡。而维生素C可抑制脂多糖诱导的促炎细胞因子TNF-α、IFN-γ的产生，并增加抗炎因子IL-10的产生，此外，在肺炎患者外周血单核细胞中体外添加维生素C可减少促炎细胞因子TNF-α和IL-6的生成[28]。

当人体遭受MP感染后，经典的炎症反应通路抑制核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信号通路被激活。NF-κB是具有多项转录调控作用的蛋白质复合物，在感染及免疫应答调节中起关键作用，NF-κB未被激活时与NF-κB抑制蛋白(inhibit of nuclear factor-kappa B，IκB)形成复合物，位于细胞质中。氧化应激长期以来被认为与细胞炎症反应有关，NF-κB被视为氧化还原敏感转录因子，MP感染后所致的体内氧化物质升高，同样可以激活NF-κB，导致氧化物质和其他炎症介质持续合成。氧化还原信号还可以通过促分裂原活化的蛋白激酶通路对炎症级联反应的放大起决定性作用[29]，维生素C可以抑制活性氧类进而影响NF-κB的激活。TNF-α可以激活NF-κB激酶，导致IκB磷酸化，进而被降解，NF-κB与IκB解聚后，转运至细胞核内被激活[30]。而维生素C既可以通过降低TNF-α等炎性因子活化来减轻对NF-κB的刺激，又可以直接抑制IκB磷酸化来共同影响NF-κB信号通路的激活。因此，维生素C可以通过增加抑炎因子的产生、减少炎症因子的产生及抑制NF-κB炎症信号通路的激活而发挥抗炎症作用，保护机体免受过度炎症反应而带来的损害。

2.3调节体液免疫途径 正常的免疫功能是防御病原体入侵的重要屏障，MP感染后引起的免疫功能紊乱是目前研究的热点。在MP感染的早期阶段，机体主要通过分泌补体和吞噬细胞来对抗病原菌入侵[31]。MP感染患儿血清中C1q、C3、C4、B因子含量升高，提示MP感染参与补体经典通路和旁路激活通路[32]。随后，MP通过其膜上的糖脂类抗原可诱发体液免疫，从而导致人体中B淋巴细胞活化、增殖，产生相应抗体，MP与机体部分组织存在共同的抗原，所以感染MP可导致病理免疫反应刺激B淋巴细胞的活化，活化的B细胞则会产生抗自身抗体(IgM、IgG、IgA和IgE)，引起体液免疫的过度激活，造成器官及组织损伤[33]。儿童感染MP后，血清IgM水平显著升高，且血清IgM升高水平与病情严重程度呈正相关。人体感染MP后产生相应IgG的时间较晚，且血清IgG水平的变化目前观点尚不同统一，郭飞波等[34]研究表明MPP患儿血清中IgG水平升高，存在体液免疫被过度激活；而李政锦等[35]研究表明MPP患儿血清IgG水平降低，体液免疫处于被抑制状态。上述研究结果不一致的原因可能是MP感染急性期，B淋巴细胞过度激活、增殖，释放大量抗体，导致血清IgG水平升高；而在恢复期，机体在清除病原体的同时有大量免疫因子被消耗，造成继发性免疫功能低下，血清IgG水平继而降低。MPP患儿的血清IgA水平通常低于健康儿童，由于IgA水平下降，MP感染过程中产生的可保护呼吸道黏膜上皮细胞免受MP黏附的特异性sIgA也相应减少。MP感染后可引起血清IgE水平升高，引起Ⅰ型超敏反应，气道炎症和气道高反应性[36]。MPP患者存在体液免疫紊乱，而维生素C作为一种免疫调节剂，可以调节先天性和获得性免疫系统，影响细胞和体液免疫反应。在MP感染急性期，维生素C通过抑制NF-κB活性，进而影响NF-κB对淋巴细胞的激活，减少B淋巴细胞的过度增殖和分化，从而减轻免疫反应；另一方面，维生素C可以清除B淋巴细胞中过多的氧自由基，提高B淋巴细胞的活性及功能，从而增强体液免疫[37]。有研究表明，健康人在补充维生素C后血清中IgA、IgG、IgM水平升高，支气管哮喘患者补充维生素C后血清IgE水平下降，从而减轻Ⅰ型超敏反应[38]。有体外实验表明，维生素C可促进B淋巴细胞活化、增殖[39]，因此维生素C可迅速恢复MP造成的继发性体液免疫功能受损。因此，补充维生素C能够调节体液免疫失衡，从而使机体更好地应对MPP导致的免疫功能紊乱。

2.4调节细胞免疫途径 MP感染也会导致细胞免疫功能发生紊乱。正常情况下CD4+/CD8+比值处于平衡状态，CD4+/CD8+比值下降则反映机体的细胞免疫功能处于被抑制状态。有证据表明，MP感染后患者体内CD3+T细胞、CD4+T细胞计数减少，CD8+T细胞计数增加，CD4+T/CD8+比值降低，细胞免疫功能受到抑制，导致机体有效防御应答下降，不能有效抵抗病原菌的入侵，从而导致机体组织、器官的进一步损伤，且该现象在重症患者中更易出现[40]。辅助性T细胞(helper T cell,Th细胞)又可分为Th1、Th2、Th17和调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)几个主要亚型，健康机体中Th1/Th2细胞处于平衡状态，感染MP后该平衡被打破，Koh等[41]研究发现MPP患儿的支气管肺泡灌洗液中Th2细胞功能指标IL-4水平明显升高，而Th1细胞功能指标IFN-γ水平无明显变化，IL-4/IFN-γ比值升高，Th2细胞占优势。国内研究同样发现MPP患儿Th1细胞百分率降低，表明Th2细胞占优势[42]。维生素C作为人体内不可或缺的免疫调节剂，在细胞免疫中同样发挥重要作用。体外实验发现，维生素C通过表观遗传修饰的方式来增强人T淋巴细胞的增殖、分化及成熟[43]，还可以通过增加CD80、CD86和主要组织相容性复合体分子的表达以及p38促分裂原活化的蛋白激酶的激活来增强树突状细胞的活性，而树突状细胞上CD80和CD86的表达是产生效应T细胞的一个重要信号[44]。树突状细胞作为最重要的抗原呈递细胞，可通过产生细胞因子来引导Th细胞分化。研究报道，肺炎患者补充维生素C后Th1细胞因子(IFN-γ)水平升高，Th2细胞因子(IL-4)水平降低，IL-4/IFN-γ比值降低，表明维生素C能诱导免疫反应从Th2细胞向Th1细胞转化，从而调节MPP所致的Th1/Th2细胞失衡[45]。

此外，MPP造成的体内Th17/Treg细胞失衡也是目前研究的热点，Th17细胞通过释放IL-17、TNF-α等细胞因子介导炎症反应的发生，Treg细胞则通过释放细胞因子IL-10、转化生长因子-β1等维持机体免疫耐受，两者相互抑制、相互联系，共同维持机体免疫平衡稳定[46]。然而有学者研究指出，MPP患儿外周血中Th17细胞升高，Treg细胞降低，Th17/Treg细胞失衡表现为以Th17细胞占优势，且在重症MPP中变化更为明显[47-48]。叉头框蛋白P3(forkhead box protein P3，FoxP3)作为Treg细胞分化和功能的主调控因子，其表达的不稳定性主要是由于其保守非编码序列2区域中CpG的脱甲基不足。维生素C以Tet蛋白DNA脱甲基酶依赖性方式促进Treg细胞中FoxP3保守非编码序列2的DNA脱甲基化，起到增强和稳定FoxP3表达的作用，增加Treg细胞生成，抑制Th17细胞引起的过度免疫反应，调节MP引起的Treg/Th17细胞平衡[49]。因此，MP感染患儿后，补充维生素C能促使患儿体内T淋巴细胞恢复正常的增殖、分化，调节紊乱的细胞免疫，避免对机体造成进一步损伤。

2.5增强肺屏障功能 MP的黏附对于感染和定植宿主呼吸道上皮细胞是必不可少的[31]，其中P1蛋白是辅助其附着在宿主细胞表面的最重要的蛋白，这种黏附作用可直接破坏呼吸道黏膜，呼吸道上皮细胞被黏附后，引起特异性细胞骨架的蛋白重排[50]；MP还可以通过社区获得性呼吸窘迫综合征毒素与肺表面活性蛋白A结合，穿过宿主屏障，黏附于靶细胞上[21]。实验研究发现，严重感染动物的肺上皮细胞屏障功能可通过补充维生素C恢复，通过上调紧密连接蛋白1及紧密连接蛋白18的表达，从而加强呼吸道上皮细胞的紧密连接功能。维生素C还可以通过防止暴露于促炎刺激下的肺泡上皮细胞骨架重排，稳定肺屏障细胞的结构和功能，减少MP对呼吸道上皮细胞的黏附，从源头上减少MPP的发生[51]。

3 结 语

MPP是儿童常见的呼吸道感染性疾病，临床症状多种多样、病情轻重不一，其传播力度强、分布范围广、耐药率高及治疗方法单一，严重威胁着儿童的生命健康，对家庭及社会造成巨大经济负担。维生素C应用于MPP的辅助治疗可能是通过抑制过度的氧化应激、减轻炎症反应、平衡紊乱的免疫功能及增强肺屏障功能等实现的。但目前关于维生素C的应用指征、剂量、疗程及不良反应尚未明确，未来应开展更多的临床试验进行深入研究，为维生素C更好地应用于临床提供证据。