自噬在脓毒症中的研究进展及对中医药干预脓毒症的启示*

黄 坡 郭玉红 苏 芮 徐霄龙 何莎莎 王晓鹏 刘清泉，△

（1.首都医科大学附属北京中医医院，北京 100010；2.首都医科大学，北京 100069；3.北京市中医研究所，北京 100010）

根据2016年美国重症医学会发表在JAMA杂志的最新版脓毒症指南，脓毒症被重新定义为因感染导致的致命性器官功能障碍，更加强调宿主对炎症的综合反应和器官功能障碍［1］。而脓毒症最常累及的脏器为心、肺、肾，临床中出现脓毒症伴发急性心功能不全、急性呼吸窘迫综合征、急性肾衰竭等［2］。围绕脓毒症的发病机制寻找有效的干预措施起到脏器保护作用成为近年来脓毒症治疗和研究的热点与难点。在脓毒症的早期阶段存在过度的炎症表达，而在晚期阶段存在一定程度的免疫抑制。不少的研究表明自噬参与了脓毒症中细胞的凋亡，包括免疫细胞的凋亡，并且影响脓毒症的预后［3-4］。中医药在脓毒症的救治方面起到越来越重要的作用，从不同的角度和时期对脓毒症进行辨证施治，而自噬是否在中医药干预脓毒症过程中发挥作用，值得中医药研究者关注与积极探讨，为中医药治疗脓毒症寻找潜在的作用机制。

1 自噬与脓毒症

自噬与多种疾病（如感染、肿瘤和神经系统退行性疾病）的病理生理过程相关，而近期的相关研究发现自噬在脓毒症中亦发挥一定的作用［5］。自噬作为宿主防御体系的组成部分，其相关基因在体内通过抵抗这些病原体的入侵来发挥宿主的保护作用。自噬的过程由一系列复杂的信号分子进行调控。自噬泡的形成是自噬诱导的第一步，此过程可以被自噬相关基因（Atg）蛋白调控［6-7］。饥饿是诱导自噬的重要因素，启动的关键分子是TOR/mTOR激酶，此蛋白激酶起着营养感受器和调节细胞生长、代谢作用，控制细胞的自噬活性。目前的研究主要通过检测自噬相关基因蛋白Atg7和LC3、Beclin1的表达来间接反映自噬的水平［8］。 当然，电镜下能够观察到自噬泡/自噬体是判断自噬发生的最直接证据。

近期研究发现，在脓毒症的病理生理过程中可有显著的自噬水平变化，扮演着越来越重要的角色。由于脓毒症是宿主对过度炎症反应表现出的致命性多脏器功能障碍综合征，因此在脓毒症的发生发展过程中存在着全身的炎症反应和细胞凋亡，而自噬是细胞对应激的应答。一项研究［9］显示在脓毒症小鼠中，抑制自噬会增强炎性细胞因子水平的表达，增加死亡率，推测可能与自噬水平下降引起细菌、坏死细胞的清除能力下降有相关。目前的大部分研究均显示自噬在脓毒症中是一种有效的保护作用，如一项国外研究［10］通过基因敲除Atg7来证实自噬水平的下降可以降低吞噬能力的下降，促进炎症因子的表达，增加细胞的凋亡，加重脓毒症发展过程中脏器的损伤程度。然而，脓毒症是一个十分复杂的病理生理过程，在不同阶段具有不同的矛盾主体。最近一项研究［11］显示，在脓毒症晚期阶段可能由于自噬的过度累积反而成为脓毒症的不利因素。因此，我们应该正确地看待自噬在脓毒症中的作用，其实自噬应该作为一把“双刃剑”看待，在脓毒症的早期阶段，可以诱导自噬的发生来增强清除能力，而在晚期阶段需要避免自噬的过度累积所造成的不利影响。

2 自噬在脓毒症多脏器功能不全中的作用及研究进展

脓毒症过程中出现的多脏器损伤，究其原因大概有炎症因子释放导致的内皮损伤、线粒体代谢紊乱、氧化应激、缺血再灌注损伤和免疫功能紊乱。其中内皮损伤、氧化应激和缺血再灌注损伤机制一直是脓毒症研究工作的重点。近年来，脓毒症的免疫调理越来越受到重视。

2.1 脓毒症心肌损伤 脓毒症导致的心肌损伤是一个非常重要的临床问题，最近的研究显示自噬和心肌能量消耗在脓毒症心肌损伤的发病中起到重要作用，而mTOR作为细胞能量代谢和自噬介质的重要通路蛋白，在该过程中发挥着重要作用。在能量充足的情况下，mTOR通路激活并且自噬受到抑制；相反，在能量极度消耗的情况下，mTOR通路被抑制而自噬相关通路蛋白被激活。最近的研究发现在心脏结构和功能方面自噬具有十分重要的作用，而且对心功能的维持起到重要作用，主要通过在机体应激状态下清除坏死蛋白和细胞器。Han等通过实验进一步探讨了在CLP诱导的脓毒症小鼠中mTOR通路与自噬的相关性，结果发现在CLP术后18 h自噬被充分激活，LC3Ⅱ显著增加［12］。与该研究不同的是，另一项研究发现在CLP术后24 h自噬仍未完全结束，两项研究的不同结果提示可能是由于采集心脏组织的时期不同［13］。这也提示我们在脓毒症的不同阶段自噬的水平不同。

2.2 脓毒症急性肺损伤 急性肺损伤和急性呼吸窘迫综合征是脓毒症发展过程中出现的两个十分严重的并发症。据统计，每年大约75 000美国人死于急性肺损伤，其中40%来源于脓毒症，细胞凋亡在此中起到重要原因。大多数研究表明自噬参与了脓毒症小鼠急性肺损伤的内源性保护机制。有研究者为了探讨自噬在脓毒症的过程中究竟起到保护作用还是不利作用，利用自噬通路的相关蛋白抑制剂来控制细胞自噬的过程。结果显示CLP术后24 h，自噬体相关蛋白LC3Ⅱ逐渐在肺脏累积，而有趣的是，LC3基因的表达重新回到基线水平。自溶酶体的水平在CLP后8～24 h逐渐降低，提示自噬在肺脏中起保护作用，可能主要通过增加自溶酶体的形成，提高降解过程而非单纯提高自噬水平［14］。这一假说随后通过LC3转基因小鼠的实验验证，通过应用自溶酶体抑制剂巴弗洛霉素（bafilomycin）A1可以明显破坏LC3转基因对肺脏的保护作用［15］。

2.3 脓毒症急性肾损伤 脓毒症是ICU患者发生急性肾损伤（AKI）的常见原因之一。脓毒症合并急性肾损伤的死亡率达70%。脓毒症过程中常常产生大量的致炎因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α），引起氧化应激、线粒体损伤和能量耗竭，最终导致肾小管上皮细胞凋亡［16］。在这个过程中，细胞自噬对于肾小管上皮的损伤和修复可能起到重要的作用。越来越多的研究发现，脓毒症引起的急性肾损伤发病机制是明显不同于经典的缺血再灌注引起的AKI［17］。近期的研究发现，脓毒症AKI死亡患者的肾脏病理显示70%的患者并非因缺血再灌注损伤，而肾小管上皮细胞凋亡更加常见。同时，动物实验也发现，缺血再灌注损伤只是脓毒症伴发AKI的部分原因，而接近1/3的脓毒症动物模型提示肾脏血流保持在原有的水平不变甚至增加，而这种情况更加接近于人脓毒症高动力型休克的真实状态。因此，越来越多的研究开始关注自噬在肾小管上皮的损伤和修复中发挥的潜在作用。

3 自噬和免疫的相关性对脓毒症预后的影响

免疫紊乱成为脓毒症发病机制中的重要部分，越来越多的研究将免疫调理作为治疗脓毒症新的干预手段。在脓毒症的早期阶段，过度的炎症表达可以引起免疫应激反应，而在脓毒症的晚期阶段，会出现免疫抑制状态。目前已经证实，脓毒症患者存在一定程度的淋巴细胞凋亡，免疫功能受到极大的损害，从而丧失了在感染早期对促炎反应的调控，促使全身炎症反应的发生，最终导致器官功能障碍［18］。

Th17细胞是一种能在核转录因子（ROR-γt）调控下特异的分泌IL-17的CD4+T细胞，IL-17细胞能够加重炎症反应，在重症肺炎患者血清中高表达［19］。Treg是一种具有免疫抑制活性的CD4+T细胞亚群，通过释放IL-10和TGF-β来抑制炎症因子的表达［20］。叉状头盒P3（Foxp3）是Treg的重要转录因子，它的持续性表达是Treg维持抑制活性的关键因素。因此，Th17细胞主要通过分泌IL-17来达到促炎作用，而Treg的免疫抑制作用主要表现在保持机体的自身耐受性，降低过激的炎症反应，抑制炎症因子的表达，降低对机体的损害程度［21］。

自噬在机体免疫系统中也发挥着清除病原体的作用，此外，自噬还可以通过各种途径调控免疫细胞的凋亡。最近的一项基础研究［10］发现，通过抑制CD4+T淋巴细胞自噬水平，可以加剧淋巴细胞的凋亡，增加脓毒症小鼠的病死率。

4 对中医药干预脓毒症未来研究的启示

在Sepsis3.0指南发布之前，前两个版本的脓毒症指南一直将关注点放在失控的炎症反应上面，认为促炎/抗炎反应失衡是脓毒症发生发展的重要原因之一。在此理念的指导下，研究者们进行了大量的研究，然而临床试验研究均以失败告终，发现单纯的抑制炎症反应并不能降低脓毒症的死亡率。这一结果促使人们开始对脓毒症的深层次机制展开思考与探索。近年来，随着脓毒症机制研究的不断认识，发现脓毒症属于一个高度复杂的非线性病理生理过程，涉及面极其广泛，包括全身炎症反应网络效应、凝血异常、免疫功能紊乱、内皮损伤、氧化应激等，而且涉及多条信号通路［22］。据文献报道，脓毒症过程中存在着炎症细胞过度激活和淋巴细胞过度抑制的双相异常状态［23］。众所周知，脓毒症过程中炎症介质的释放会促进免疫功能的亢进，然而机体处于一个不断发展的动态过程，在疾病的后期阶段，会出现特异性的免疫抑制，大量的淋巴细胞凋亡。有研究证实，经基因敲除的免疫功能缺陷的脓毒症小鼠病死率较免疫功能正常的脓毒症小鼠死亡率明显升高，而且在此过程中自噬起到重要的调节免疫作用［10］。

如上所述，脓毒症过程中存在着复杂的病理生理过程，绝非单一的炎症或免疫问题所能解释。但从免疫角度出发，又与炎症、应激和自噬等多种机制有关。因此在治疗上单纯依靠一种方式已经无法解决问题，无法从根本上降低脓毒症的病死率。目前西医亦在寻求脓毒症的附加治疗，如联合糖皮质激素协同增加抗炎效果，联合胸腺素增强免疫，以及使用重组人活化蛋白C改善凝血障碍等，然而这些尝试仍只能向一种方向做出调整，无法做出多维度的双相调节。中药复方是在中医配伍理论的指导下，集扶正、祛邪于一体的综合处方模式，应该能够在调节免疫方面做到平衡。近期的一项研究证实中药复方芪归银方能够平衡调节淋巴细胞，相较于抗菌药物而言，能够更加温和地将淋巴细胞的增值水平维持在一个相对平和的状态，而这也是机体正常活动所需要的平和状态［24-25］。

5 小 结

脓毒症是临床治疗的急危重症，伴随着高发病率和高死亡率，积极探索其发病机制，并寻找可靠、有效的干预方式是目前拯救脓毒症的方向和目标。目前，脓毒症的免疫调理是众多学者关注的焦点，而自噬在此过程中发挥着重要的作用。中医药在中医辨证施治、整体调理的理论指导下，对脓毒症的免疫调理具有得天独厚的优势，今后的研究应更多地关注中药复方在自噬角度对脓毒症免疫紊乱的调节机制。