中医药保护脓毒症肺血管内皮细胞损伤的机制研究进展*

吴丽丽 梁 群 曹雪丹

（1.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江哈尔滨 150040）

肺血管内皮细胞（PVEC）是连续分布于整个肺血管内表面的一层内皮细胞（EC）。与基底膜一起，把肺的微环境和循环血液隔开，对肺内环境平衡和稳定起到重要的维持作用。脓毒症（sepsis）定义为由致病菌引起的重症感染后继发的综合征，是机体对重症感染的炎症反应及免疫反应出现控制失调，致使感染宿主的多器官（心、肺等）功能障碍［1-4］。在肺内、肺外因素引起感染时，大量细菌入血引起脓毒症，全身血液最易到达肺组织，对肺组织的损伤也是最重的，会引起PVEC分泌细胞因子如白细胞介素、肿瘤坏死因子（TNF）等，激活相应的炎症反应；加速EC膜表达黏附分子；并降低EC产生血管扩张作用的NO、PGI2和收缩作用的内皮素等血管活性物质，这些物质起到对血管紧张性的调节作用、防止血栓早期形成、间接降低炎症后期平滑肌细胞的增殖；还能增强氧化应激损伤；造成凝血抗凝血机制失衡；对EC的修复减弱。通过以上途径机制引起PVEC与肺泡的上皮细胞组成的屏障受损、呼吸膜的通透性进行性增加，导致弥漫性肺水肿与肺换气障碍，引发肺实质的损伤，机体乏氧后继发失代偿性呼吸加快、加深，出现不可逆的急性呼吸窘迫综合征。PVEC因其特殊的高氧环境的解剖学位置及具有低排、低阻、高容的功能结构，使其在脓毒症过程中成为最早受损，损伤最重的靶细胞［3-4］。中医药及复方制剂有保护PVEC的作用［5］，笔者参考、阅读、研究大量文献后对中医药保护脓毒症过程中PVEC损伤的机制进行综述。

1 中药对PVEC分泌细胞因子的影响

细胞因子是由免疫细胞、炎症细胞、内皮细胞等分泌的小分子蛋白质，能与细胞表面的相应受体识别，通过与其特异性结合从而体现相应的生物学功效。脓毒症可诱发肺血管内皮损伤，引起PVEC通过自分泌，旁分泌和内分泌的方式释放IL-1、IL-8、TNF、生长因子，引起炎症反应。中药及复方通过不同的给药方式可以降低脓毒症的细胞因子水平，而起到治疗肺损伤作用。

1.1 白细胞介素（IL） IL是指能够在免疫细胞和白细胞之间起互相作用的细胞因子，具有促进炎症反应，调控造血和平衡免疫应答的强度，传递信息，调节白细胞和免疫细胞的生长、分化、成熟、增殖的过程，在炎症反应中起至关重要的作用。内皮细胞在感染的刺激状态下可分泌白介素-1（IL-1）和白介素-8（IL-8）。IL-1是一种分子量为17 ku多肽，正常PVEC不分泌，受到感染刺激后才能合成和分泌IL-1，有IL-1α及IL-1β两种亚型。其中的IL-1α参与急慢性炎症的形成，具有活化T、B细胞和NK细胞，增加中性粒细胞（PMN）数量，促进炎症细胞黏附分子表达的作用。6种中药生物碱（川芎嗪、苦参碱还有吴茱萸碱等）及血必净注射液能够降低内毒素（LPS）诱导的血管内皮细胞分泌IL-1α［6-7］。IL-1β是早期反应细胞因子，内皮细胞受LPS刺激后早期就开始分泌，能在数小时之内达到高峰，趋化多种免疫、炎症细胞在肺组织募集并活化，当刺激因素持续IL-1β失衡的持续表达，引起“细胞因子风暴”［5］。中药复方益气活血解毒及通腑宣肺汤已证明可降低脓毒症的内皮细胞IL-1β的分泌［7-9］。

IL-8是细胞因子的趋化因子家族的一员，具有趋化免疫细胞中的淋巴细胞和小吞噬细胞PMN向炎症部位聚集的作用，通常生理情况下，IL-8在机体的表达很低，脓毒症时，内皮细胞、单核-巨噬细胞等被激活活化会大量分泌IL-8，可诱发机体过度的免疫应答并激发级联瀑布效应，破坏血管内皮及肺泡上皮，继发肺通透性增加，引起肺水肿［10］。临床观察及实验中已证实复方四逆汤及醒脑静注射液具有下调脓毒症中IL-8 的水平［11-12］。

1.2 肿瘤坏死因子（TNF） TNF为TNF-α和TNF-β。其中TNF-α来源于单核-巨噬细胞和激活的血管内皮细胞等产生。TNF-α能对其他的细胞因子进行激活，使炎症网络系统启动；TNF-α刺激内皮细胞后，会激活相应受体，通过钙离子的介导使肌球蛋白收缩，内皮细胞由扁平变为立方，从而间隙出现，破坏屏障功能，细胞因子和炎性、免疫细胞可透过屏障游走到组织，导致脏器出现过强的炎症反应和免疫防御失调［13-14］；内皮下基底膜的富含负电荷的胶原暴露引起凝血亢进，打破凝血及抗凝血平衡，形成广泛微血栓，引发全身微循环障碍。给予脓毒症模型小鼠白花蛇舌草提取物的实验及LPS诱导的细胞予复方中药加味四物汤处理、临床应用血必净注射液、麻杏石甘汤+中医定向透药、通腑理肺汤结肠透析治疗脓毒症的报道均已证实中药可显著降低血清TNF-α的水平［15-19］。

2 中药对PVEC的细胞膜表达黏附因子的影响

黏附因子是表达于细胞膜的细胞表面标记。E-选择素是EC表达的，配体为寡糖基团的黏附因子，为早期炎症反应的核心，能够介导PMN与EC黏附的早期关键阶段（即可逆性黏附阶段），激活的炎症进行性发生。细胞间黏附分子-1（ICAM-1）属于免疫球蛋白超家族。生理下EC少量表达ICAM-1，当LPS等刺激时可迅速表达，并与白细胞表面ICAM-1配体相互作用，引起的PMN和EC的黏附反应，活化PMN使其穿越内皮细胞。多项实验已证实抑制PVEC表达的ICAM-1与E-选择素，可以减轻脓毒症的肺损伤［20-21］。中药姜黄素、川芎嗪，中药汤剂复方清下汤及通腑清热化痰中药［22］，调肺运脾化痰祛湿法［23］也已被证实可通过抑制脓毒时内皮细胞表达ICAM-1与E-选择素而保护肺组织。

3 中药对PVEC氧化应激损伤的影响

活性氧（ROS）是所有血管细胞进行有氧呼吸的代谢产物，具有平衡机体的氧化还原反应，对细胞信号通络进行调节，在细胞的分化，凋亡过程中起到至关重要的作用。脓毒症时机体炎症介质释放过多，激活内皮细胞大量释放ROS，使氧化大于还原，机体处于“氧化应激状态”。ROS能够调节激酶、钙离子通道和磷酸化酶，使PVEC的连接蛋白及细胞骨架的蛋白磷酸化，增加内皮细胞的通透性。线粒体是机体有氧呼吸的主要进行场所，ROS可以上调促凋亡蛋白的表达，引致线粒体的外膜通透化，促凋亡因子进入细胞质，细胞凋亡的经典途径，引发VE呈现凋亡。ROS也可以直接通过氧化修饰的方法使遗传物质DNA、RNA和胞内的多种蛋白发生氧化，导致细胞周期停息，细胞凋亡［24］。紫草素可通过激活抗氧化的关键通路［25］，中药复方葛根芩连汤、单味中药石菖蒲、菟丝子和中药提取成分槲皮素皆可提高胞内的抗氧化过程，减少线粒体的ROS的产生；中成药六味地黄丸、参附注射液，中药提取物黑升麻三萜糖苷、槲皮素、花青素等能够增强超氧化物歧化酶的活性，降解ROS。部分中药提取物（黄芪多糖和槲皮素）还可络合金属离子（产生自由基必需的离子）而间接产生抗氧化作用［26］。通过以上众多的方法，中医药已证实可降低ROS对EC的氧化损伤，保护肺组织。

4 中药对PVEC产生血管活性物质的影响

生理下内皮细胞可分泌血管扩张作用的NO、PGI2和收缩作用的内皮素等血管活性物质，它们一起协同对血管紧张性进行调节，防止血栓早期形成，降低平滑肌细胞的炎症后的增殖。

4.1 NO NO由EC中的一氧化氮合酶（NOS）催化L-精氨酸生成，NOS依所在部位及功能不同分3型，分别为神经系统中存在的神经元型NOS（nNOS）还有EC中的内皮型NOS（eNOS）以及在脓毒症损伤宿主的EC大量表达的诱导型NOS（iNOS），eNOS和iNOS二者具有调节血管的收缩功能，它们在EC的过表达已证实可降低脓毒症小鼠模型的病死率。白藜芦醇［27］、人参皂苷Rb1［28］、血必净注射液［29］可升高eNOS和iNOS的表达，使NO增加，从而舒张血管，改善炎症及凝血，保护脏器。

4.2 内皮素-1（ET-1） ET-1为内源性的血管收缩剂、还能对血中的舒血管物质（NO、PGE2）产生拮抗，引起剧烈而持久血管收缩，加速多种促炎症因子组分的释放，令成纤维细胞增生继发肺纤维化。感染过程中细菌死亡后释放的脂多糖（LPS）能够对EC产生损伤，并激活EC上调ET-1的收缩分泌。使组织内的血管进行性收缩，引起肺循环缺血，继而缺氧，微循环障碍，损伤脏器。血必净注射液可降低脓毒症患者ET-1的表达水平，通过缓解微循环的血管收缩，达到改善乏氧，保护脏器的作用。

5 中药对PVEC的平衡凝血-抗凝机制的影响

凝血系统依赖凝血、抗凝及纤溶三者的平衡，内皮细胞在其中起到重要的作用，正常下，EC能分泌NO、PGI2等因子起到抑制血小板聚集，干扰凝血形成的早期阶段，并产生组织因子抑制剂及肝素样物质、抗凝血酶-Ⅲ发挥抗凝血的作用；对于已生成的凝血，可启动纤溶过程，组织型-纤溶酶原激活物表达及释放增加，使具有高效溶解纤维蛋白作用的纤溶酶产生并释放入血增多，加速纤溶的进程。当EC结构受损，基底膜的胶原显露出来，内源性凝血系统被触发启动；EC结构破坏后，组织因子被释放，外源性凝血系统也被触发启动；肺微循环高凝，继而引起广泛性血管内凝血（DIC）。大黄、大承气汤化裁保留灌肠、黄连解毒汤及血必净注射液能够纠正脓毒症引起的凝血-抗凝血-纤溶的平衡［30-33］。

6 小结与展望

近些年，中医药治疗脓毒症的报道越来越多也更深入，从临床观察到细胞因子水平，再发展到相关通路、通路的蛋白的研究，再到现在的表观遗传学，靶点越来越精准，但限于使用的单味中药具有多组分的复杂性，以及在中医理论指导下对脓毒症进行辨证施治，然后确定治法，继而遣方用药，多考虑配伍君、臣、佐、使应用复方治疗，具有多靶点、多功效的特点，治疗机制也具有多途径的特殊性，本文以最先受累的肺血管内皮细胞为靶点，探讨中医药的保护机制，梳理治疗脉络，希望为后续的研究者提供思路。