他汀类药物对脓毒症血管内皮细胞的保护作用机制进展

孙小聪　姚华国　邓烈华　邵义明

【关键词】他汀类药物；脓毒症；机制；内皮细胞

文章编号：1003-1383(2009)01-0095-03

中图分类号：R 631.2

文献标识码：A

脓毒症(Sepsis)是感染引起全身失控的全身炎症反应综合征（SIRS），易进展为多器官功能障碍综合征（MODS），是危重病人死亡的主要原因，其病理过程复杂，涉及大量细胞因子和炎症介质释放，广泛地作用于全身各个组织器官。血管内皮作为机体的一部分，既是细胞炎症因子的产生者，也是细胞因子作用的靶细胞，其功能的改变对脓毒症的发展演变起着重要的作用。他汀类药物已应用于临床近三十余年，并显示出非常好的安全性，近半个世纪，无数心血管病、高血脂病、高血压病、糖尿病等患者因其使用而获益。他汀类药物是羟甲基戊二酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶的竞争性抑制剂，具有强效的降脂作用和多种非降脂作用，在多个大样本、随机的临床研究中显示，他汀类药物被证实具有独立于降脂作用以外的调节免疫功能作用，包括抗炎、抗氧化，改善血管内皮和毛细血管功能以及调节血管内皮型一氧化氮合酶(eNOS)等功能。近年国外有学者报道他汀类药物能改善脓毒症鼠类模型的预后［1］。他汀类药物除降血脂外，还具有抗炎、改善内皮细胞功能、调节细胞免疫功能、增强NO的生物活性及减少氧化应激，从而对脓毒症时广泛的血管内皮功能受损起一定的保护作用，现将其可能作用机制综述如下。

1.对炎症因子的作用

近年研究表明，脓毒症并非单纯由病原体所引起，与靶细胞激活状态有关，宿主对病原性抗原的应答表现为靶细胞（巨噬细胞、淋巴细胞、多型核粒细胞和内皮细胞等），机体针对感染而诱发大量炎症介质和炎症因子，已知细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、干扰素-γ（IFN-γ）和一些白介素（IL-1、IL-6、IL-8），它们在脓毒症的形成及发展过程起着十分重要的作用。Giusti-Pava A等［2］对他汀类药物在感染性休克时对炎症介质进行探讨，在实验中Wistar 大鼠对照组用生理盐水，实验组用辛伐他汀分别进行腹腔内注射，20 min后再在鼠尾静脉注射内毒素（LPS），结果对照组注射LPS后6小时出现时间依赖性的硝酸盐脓毒增高，而辛伐他汀可使LPS这一作用明显减弱。Ando等［1］报道早期应用西立伐他汀治疗多糖诱导的败血症大鼠模型，其死亡率较未治疗组动物明显降低，在研究中他采用LPS进行腹腔内注射，2小时后大鼠血清中的TNF-α、白细胞介素-1β（IL-1β）上升达高峰，而事先采用他汀类药物（西立伐他汀）干预，则TNF-α、IL-1β、硝酸盐及亚硝酸盐水平明显下降，且大鼠7天后生存率为73％，较未干预组（26.7％）明显提高。在脓毒症进展时也会产生抑制炎症的细胞因子，如白介素-10(IL-10)［3］。由单核细胞、中性粒细胞、肥大细胞合成的IL-10能强烈抑制活化的单核/巨噬细胞产生多种细胞因子和炎症趋化因子，如IL-1、IL-6、TNF-α、集落刺激因子（GM-CSF）及血小板活化因子（PAF）等。他汀类药物能促进IL-10合成，从而能够抑制参与炎症过程的大多数介质的生成，同时上调抑炎分子，如IL-1Ra(IL-1受体拮抗物)及可溶性TNF受体p55和p75的表达，由此减轻致病原引起的机体炎症反应。研究显示，他汀类药物是通过细胞内核转移因子-kB(NF-kB)系统发挥作用的［4］。Rel/NF-kB家族包括5个成员：p65、p50、p52、RelB、C-Rel，通常所指的NF-kB是指p65与p50组成的异源二聚体。细胞处于静息状态时，NF-kB位于胞质中，p65亚基与NF-kB的抑制性蛋白IkB形成三聚体以失活形式存在于胞浆中。当机体受到外界刺激因素如炎症因子、氧化型低密度脂蛋白、病毒等作用时，在蛋白激酶和蛋白磷酸酶的参与下，IkB发生磷酸化，暴露出p50蛋白核定位信号，NF-kB得以活化，并移位进入细胞核，于DNA链上特异部位结合，启动基因转录。研究者发现，氟伐他汀和辛伐他汀等亲脂性他汀类药物抑制培养的人巨噬细胞分泌的组织因子，降低组织因子mRNA水平，同时他还发现他汀类药物可减少由细菌脂多糖诱导的C-Rel/ p65异源二聚体与组织因子启动子上kB位点结合，从而他汀类药物可在基因水平上调控炎症因子的表达，促进单核细胞、巨噬细胞合成抑炎因子IL-10，发挥显著的抗炎作用。另外，辛伐他汀可以降低LPS诱导的血浆中硝酸盐浓度，减少一氧化氮的合成，减少炎症因子的释放而恢复血管的反应性，从而成为治疗脓毒症的一个辅助手段。

2.对一氧化氮合酶(NOS)的作用

内皮功能受损导致的血管扩张和收缩、抗炎症和促炎症及抗氧化和促氧化之间平衡失调，导致内皮功能紊乱的最主

要机制是内皮一氧化氮合酶(NOS)的稳定性下降。一氧化氮合酶有三个压型，包括内皮型一氧化氮合酶(eNOS)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和神经型一氧化氮合酶(nNOS)。eNOS是钙依赖蛋白酶，存在于血管内皮细胞，在生理状态下，催化精氨酸合成微量的NO，维持血管的生理功能如血管张力和括约肌松弛等。eNOS催化合成的NO弥散至邻近的血管平滑肌细胞，激活鸟苷酸环化酶(GC)发挥作用，GC再催化三磷酸鸟苷(GTP)生成3，5环鸟苷一磷酸（cGMP），cGMP通过蛋白激酶G(PKG)介导血管舒张［5］。eNOS时内皮功能完整的标志之一，正常情况下，eNOS合成微量NO，起保持内皮光滑完整，防止血栓形成的作用［6］。在脓毒症状态下，eNOS表达下降，iNOS合成NO明显增加，高浓度的NO使全身血管舒张，NO作为主要的炎症介质激活全身炎症反应，损伤内皮细胞，致使血浆外渗，临床出现脉管炎和低血压［7］。iNOS是通过TNF-α、IL-1β等刺激细胞，由细胞内核转移因子-kB(NF-kB)系统和信号转导因子通路调控合成的［8］。Waldow T等对大鼠主动脉的研究证实他汀类药物抑制iNOS表达是通过降低NF-kB系统而发挥作用的［9］，他汀类药物除了能调节eNOS与iNOS的mRNA水平外，还能在转录后修饰水平改变蛋白质表达，调节eNOS和iNOS平衡［10］。磷脂酰肌醇-3激酶(PI3-K)是体内产生脂类衍生物第二信使的一种酶，它参与许多细胞生理过程，与细胞生长，分化和生存有关。PI3-K转移至细胞膜的磷酸肌醇，催化三磷酸腺苷（ATP）转移一个高能磷酸键到磷酸肌醇环的D-3位点，生成磷脂酰肌醇-3磷酸（PI3P），进而生成磷脂酰肌醇-3，4二磷酸（PI3，4P）和磷脂酰肌醇-3，4，5三磷酸（PI3，4，5P）。PI3P广泛存在于各类细胞中，PI3，4P和PI3，4，5P通常不存在于一般细胞，当PI3-K被激活才可生成。PI3，4P和PI3，4，5P生成后可募集包括磷酸肌醇依赖性激酶-1(PDK-1)等的信号分子到细胞膜。PDK-1通过磷酸化和激活Akt，使Akt成为PI3K信号转导的主要效应分子。Akt进而磷酸化eNOS分子，使非Ca²⁺依赖酶激活，增加NO合成［11］。众多的实验研究证据提示他汀类药物激活PI3-K，活化的PI3-K使其下游的Akt磷酸化和eNOS活化。经氟伐他汀预处理组的LPS诱导的脓毒症大白兔模型，其血管组织的磷酸化Akt和eNOS水平分别是对照组的26和2倍［12］。实验中选择了PI3-K特异性阻滞剂渥曼青霉素作为对照组干预因素，结果抑制了他汀类药物提高磷酸化Akt和eNOS水平的作用，提示他汀类药物在脓毒症中的作用点是PI3-K，主要机理是恢复PI3-K膜转位水平［12］。有研究显示：LPS处理大白兔，其肠系膜动脉Akt的磷酸化和eNOS表达和磷酸化减少了。这可能是因为在脓毒症时，抑制了Akt通路的上游分子PI3-K向膜转移所致。接受肓肠结扎穿孔术(CLP)构建的脓毒症小鼠模型，高表达Akt组生存率提高［12］。因此，PI3-K/Akt通路可能是他汀类药物发挥保护内皮功能的更深层次的作用机制。另一方面，他汀类药物通过影响小窝蛋白功能增加eNOS合成［13］。小窝蛋白是分子量为22kDa的细胞膜内在蛋白，脓毒症时小窝蛋白可通过胞吞eNOS，抑制eNOS作用，干扰NO与钙/钙调蛋白之间的作用，抑制血管舒张，而他汀类可阻断小窝蛋白此作用［14］，使eNOS催化合成NO，从而阻止血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）表达，抑制血小板聚集，防止DIC发生［15］。因此，他汀类药物能增加eNOS表达水平的同时抑制iNOS合成，恢复eNOS与iNOS的动态平衡，从而保护了内皮的完整功能［16］。

3.对内皮细胞凋亡的影响

内皮细胞凋亡是sepsis病程的一个重要环节。动物实验表明，血液注射内毒素能引起微血管内皮损害和血管内皮细胞脱落［17］。在sepsis患者外周血中也可以检测到脱落的内皮细胞，且增加程度与死亡率相关［18］。LPS、TNF、IL-1在激活内皮细胞表达多种炎症因子及组织因子（TF）同时，还能诱导细胞凋亡［19］。不同刺激通过不同信号传导途径诱发凋亡：LPS通过Toll样受体（TLR-4）途径，而细菌脂蛋白则通过TLR-2途径［19］，抑制核转移因子(NF-kB)激活后可通过降低凋亡抑制蛋白（IAP）家族表达而抑制TNF诱导的凋亡发生［20］。Niessner A等进行一项研究，选择20例健康男性受试，对照组采用安慰剂，实验组每人每天服用80毫克辛伐他汀，4天后注射LPS，用定量RT-PCR的方法测定TLR的mRNA，发现他汀类药物对LPS注射后TLR转录增多无影响，但是采用流式细胞仪测定单核细胞表面TLR-4和TLR-2时，发现它们被明显抑制。研究者得出结论：预先服用辛伐他汀可以在转录后水平阻断脓毒症模型中TLR-4和TLR-2的表达［21］。研究表明，活化的TLR-4信号途径诱导Fas死亡凋亡分子的表达［22］。Tracie等研究显示，配体于TLR-4结合可同时激活引发细胞凋亡的TLR-4/MYD88/JNK信号传导通路，并能阻断抑制细胞凋亡的TRIF-TRAM/IRF-3/IFNB信号传导通路，从而引发细胞凋亡［23］。他汀类药物能够明显抑制TLR-4，从而减少内皮细胞凋亡，避免脓毒症时内皮的广泛损伤，是治疗脓毒症的一个潜在机制。

4.小结与展望

脓毒症的发病率呈逐年上升趋势，目前临床上治疗脓毒症的方法包括应用抗生素、血管收缩剂（如多巴胺、去甲肾上腺素等）、补充液体和电介质、使用生命支持仪器和外科手段等。这些疗法均有一定效果，但是脓毒症死亡率仍居高不下。近年来应用生物技术正努力发展抗TNF-α抗体、抗内毒素抗体(E-5)、PAF拮抗剂、缓激肽抑制剂等，虽对动物模型有一定作用，但迄今在临床上却裨益不大。目前认为脓毒症的主要病理生理学变化是严重全身感染引起的炎症反应过度激活。血管内皮细胞是血液同脏器组织接触的第一屏障，血管内皮活化和功能障碍是脓毒症发展恶化的中心环节，血管内皮细胞结构和功能的完整性在脓毒症的病理生理过程有着重要作用。他汀类药物成为近年脓毒症研究的热点，主要通过减少内皮诱发炎症因子、调节恢复eNOS与iNOS的动态平衡，减少内皮细胞的凋亡，保护内皮结构和功能的完整，阻断脓毒症的进展。他汀类药物对脓毒症的作用主要集中在动物实验上，虽然目前大多数研究结果支持他汀类能改善脓毒症的预后，但还需要大样本的前瞻性的随机临床对照实验来进一步证实。

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(收稿日期：2008-12-29修回日期：2009-02-16)

(编辑：潘明志)