黄蜂毒素致横纹肌溶解机制的研究进展

李沙沙，李兴屿，周杰，杨翠，国富建，喻安永，张天喜

(遵义医科大学附属医院 急诊科，贵州 遵义 563003)

横纹肌溶解(rhabdomyolysis，RM)是因各种致病因素导致横纹肌细胞膜、膜通道损伤，随之细胞内容物肌红蛋白、肌酸激酶(CK)、小分子物质等进入血液循环，引起机体能量失衡的严重疾病[1- 2]；常由遗传、肌肉创伤、感染、药物、毒物等因素引起，但临床最常见的是毒物、药物因素。根据诱发因素、原发病、细胞受损程度及并发症的不同，RM表现出不同的症状，轻者可无临床症状，仅有化验结果的异常，常被临床医生忽视而延误诊治；重者可出现肌痛、痉挛、酱油色尿以及急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)等。而黄蜂蛰伤并发RM的重症患者中被证实有79.5%发生AKI而导致预后不良[3]，但具体作用机制未完全阐明。因此，研究黄蜂蛰伤所致RM的机制，可为黄蜂蛰伤救治提供理论依据。

1 我国毒蜂的特征

我国蜂种约有200种，临床以蜜蜂科和胡蜂科叮咬常见，而胡峰科中黄蜂蛰伤的发生最多、毒性最强、群蜂蜇伤危重及死亡率最高[4]。根据地区性及蜂种的流行病学特征，我国黄蜂蛰伤的发生主要有几大特征：(1) 地区性：多发生亚热带季风气候的山区、林区，如贵州、湖北等；(2) 季节性：夏、秋季高发；(3) 性别：男性多于女性；(4) 部位集中：头面颈部、上肢蛰伤常见。黄蜂蛰伤轻者仅表现为受伤部位红肿、疼痛，拔出蛰针、消毒伤口后可治愈，也可无临床表现，易被临床医生忽视；危重患者合并严重并发症，如AKI、休克、多脏器衰竭等，死亡率达5.6%～50%[5]，但通过重症监护、血液净化、免疫及输血制品等积极救治，生存率可达87.5%[6]。

2 黄蜂毒素成分及其致病机制

蜂毒成分复杂，主要包括酶类、肽类和非肽类物质[7- 9]。酶类主要包括磷脂酶A2(Phospholipase A2, PLA2)、蛋白酶等；肽类主要包括蜂毒肽(Melittin)和神经毒素等；非肽类物质包括组胺、儿茶酚胺等[10]。不同的蜂种蜂毒成分也有一定差异，蜜蜂毒素主要为多肽，呈酸性；黄蜂毒素主要以蛋白质为主，呈碱性，主要成分有组胺、Melittin、PLA2、透明质酸酶(hyaluronidase，Hya)、蜂毒多肽等。虽然蜂种不同，但它们毒素的主要成分均含有Melittin、PLA2、Hya，分别占蜂毒成分的50%、12%、2%～3%[11- 12]。作者将以黄蜂毒素含量最多的3种成分Melittin、PLA2、Hya以及基因多态性等为出发点，系统地对黄蜂蛰伤引发RM机制的研究进展进行阐述。

2.1 Melittin

Melittin为黄蜂毒素的主要成分，由26个氨基酸残基组成，是强碱性肽，其N端和C端区域分别是疏水和亲水的，这一特性使Melittin不仅是水溶性的，还是膜活性的[13]，同时作为一种重要的成孔毒素[14]，能以物理或化学的方式破坏原核和真核细胞膜，可直接与磷脂膜表面的负电荷自发的结合，快速透过混合脂膜和卵磷脂膜[8]。Melittin对细胞膜的直接作用主要表现在当毒素浓度较低时，Melittin与磷脂双层表面结合处会形成破孔，破坏磷脂双层的完整性，出现原子、离子和分子的泄漏以及膜渗透性的增强；高浓度时，磷脂酰胆碱头基甲基化水平调节Melittin诱导脂质弯曲，使细胞质内容物渗漏进入血液循环[15- 16]，最终导致RM。

Melittin对细胞膜的间接作用主要由Ca2+浓度来影响。正常肌细胞中，细胞外Ca2+浓度通常是细胞内Ca2+浓度的10 000倍以上，因此，Ca2+浓度的动态平衡是维持肌细胞稳态的重要因素。研究证实Melittin可使人肌肉的Ca2+释放阈值降低37%，导致大量细胞外Ca2+涌入细胞内，细胞内外浓度差发生变化，当细胞内Ca2+超过一定界限后，肌细胞膜会失去完整的屏障保护作用，进一步引起横纹肌细胞功能损害。机制：(1) 引起肌细胞的持续收缩。当Melittin致肌细胞膜受到损伤后，细胞外的Ca2+进入肌细胞内，使肌细胞内Ca2+浓度增加，Ca2+与肌钙蛋白C结合，使肌钙蛋白C的构象发生变化，增强肌钙蛋白C与肌钙蛋白I、肌钙蛋白T的结合力，使肌细胞处于一种持续收缩状态，使三磷酸腺苷(ATP)大量消耗导致肌细胞内能量耗竭。(2) 激活PLA2。Ca2+能激活蜂毒中PLA2和其他酶的活性，这些酶可破坏肌原纤维、细胞骨架和膜蛋白。

细胞外Ca2+流入细胞内，促使线粒体内Ca2+浓度增加，超负荷的Ca2+又会反过来作用于线粒体，其结构和功能遭到破坏使ATP生成障碍导致能量耗竭[17]。研究证实，在线粒体内外之间存在一组蛋白复合体：线粒体膜通透性转化孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)[18]，其基本组成成分中的亲环蛋白D(cyclophilin D，CypD)是mPTP开放的关键调节因子[19]，其机制是通过正向调节内质网- 线粒体Ca2+交换和线粒体Ca2+负荷，由此调控mPTP开放，mPTP的开放会使线粒体内膜通透性升高，导致线粒体肿胀，当内外膜压力过高，线粒体会发生破裂，将会释放一些促细胞凋亡的因子，随后细胞凋亡因子与细胞凋亡蛋白酶结合发生级联反应促使细胞凋亡的激活，导致肌细胞坏死。但目前未见黄蜂毒素与mPTP相关研究文献报道，其相关机制研究有可能为黄蜂蛰伤后RM的治疗提供理论依据。

2.2 PLA2

PLA2是广泛分布于动物各组织细胞膜及线粒体膜的一种钙依赖型酶，由134个氨基酸残基组成。PLA2主要分为3大类:(1) 分泌型PLA2(sPLA2)，存在于蛇和蜜蜂的毒液中；(2) 胞质型PLA2(cPLA2)；(3) 非钙依赖性PLA2(iPLA2)。sPLA2在细胞反应中起着核心作用，包括磷脂代谢、信号转导以及炎症和免疫反应的调节[20]，特别是人sPLA2在支气管扩张的机制研究中取得了显著进展[21]。黄蜂毒素中的PLA2隶属于胞外分泌型碱性糖蛋白，是蜂毒的主要活性成分和过敏原。PLA2对肌细胞的破坏机制主要是水解位于甘油磷脂分子中的第2位酯酰键，该位点的酯酰键可被水解为溶血磷脂和脂肪酸[8]。脂肪酸是骨骼肌的主要能量来源，可与体内的蛋白质作用调节细胞的能量代谢。机制：(1) 作用于肌细胞膜上的钠离子通道，使细胞膜去极化，Ca2+流入细胞内，使胞内Ca2+浓度增加；(2) 破坏脂肪酸β氧化；(3) 可能通过特异的膜介导作用、间接相互作用等方式致脂肪酸分解产生能量障碍[22]。溶血磷脂与Melittin协同作用破坏自身水解位点，使膜磷脂脂质双层的完整性遭到破坏，细胞外Ca2+进入细胞内，Ca2+能激活PLA2和其他酶的活性，产生膜溶解物对膜构架造成损伤，最终导致RM。

2.3 Hya

Hya是一种广泛分布于自然界中的糖苷酶，存在于哺乳动物、动物毒液及微生物中，根据Hya的不同特点可有多种分类[23]。Hya在黄蜂毒素中含量约占蜂毒干重的2%～3%，不随毒蜂的生长而发生变化[8]，是蜂毒中主要的过敏原之一，且研究较多[24]。Hya具有很强的生物活性，可降解血管周围基质中的透明质酸，是毒素从蛰伤部位进入血液循环的关键，为黄蜂毒素的扩散及渗透打开通道，故被称为蜂毒的“扩散因子”[4,7- 8]。研究证实Hya是一种重要的药物扩散剂、溶栓剂，可以加快皮下注射药物的吸收，能有效消除水肿和血肿，还可以治疗青光眼、白内障[8]，临床应用前景广泛。

3 基因多态性

目前关于RM的基因多态性研究中，运动性RM致肌红蛋白异常的研究较多，如快肌型肌钙蛋白T(fast troponin T，fTnT)基因第8内含子f17955C位点单核苷酸多态性[25]、血管紧张素转换酶与肌酸激酶同工酶的基因多态性[26]与剧烈运动引起的RM有关；骨髓间充质干细胞(bone marrow derived mesenchymal stem cells，BMSCs)对RM致AKI的大鼠具有保护作用[27]，所以BMSCs减少的个体，也易引起RM甚至导致AKI；黄蜂蛰伤的流行特征显示，男性被蛰伤的概率大于女性，是否由男女之间某些基因不同而导致，目前缺少相关文献的报道。不管是外界因素还是自身个体间的基因差异，RM的发生与基因的多态性相关已被证实。蜂毒还可通过影响蛋白激酶C(PKC)、酪氨酸激酶及诱导细胞凋亡等多种途径影响细胞信号传导系统，还可使肿瘤坏死因子(TNF- α)、白介素- 6(IL- 6)、白介素- 8(IL- 8)等炎症介质水平显著升高来引起肌细胞的损伤[28]。

4 黄蜂蛰伤后RM的诊治

黄蜂蛰伤对机体的损伤程度与毒蜂种类、蛰伤次数及个体差异有关。黄蜂蛰伤后引起RM的临床表现范围广泛，但肌痛、肌无力及酱油色尿最具代表性。实验室检查CK截止值大于1 000 U·L-1或CK大于5倍正常上限(ULN)作为轻度RM的标准定义。表现为肌红蛋白尿症和AKI表明是严重的RM[15]。黄蜂蛰伤造成机体的损害在不同阶段的治疗重点不同。(1) 一般治疗：首先拔出毒刺，毒刺与皮肤接触时间越长，进入机体的毒液就越多[29]；(2) 激素治疗：早期使用糖皮质激素可对机体的抗原抗体反应产生抑制作用[7]；(3) 血液净化：血液净化是目前处理黄蜂毒素所致多器官功能障碍(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)的重要方式，主要有肾脏替代治疗(renal replacement therapy，RRT)、血液灌流(hemoperfusion，HP)、血浆置换(plasma exchange，PE)等，对于黄蜂蛰伤致RM的患者，早期多次进行血液净化可清除体内肌红蛋白、CK大分子及其他中分子、小分子物质，不仅对原发病有良好的疗效，还可显著改善肾功能，缩短病程，降低病死率[7- 30]；(4) 免疫治疗：蜂毒免疫治疗(venom immunotherapy，VIT)是目前唯一有效防止黄蜂蜇伤患者后续发生严重过敏反应的治疗手段[31]，主要针对特定的蜂毒毒素，使机体对蜂毒产生主动免疫，使外周T细胞始终保持在特殊的无变态反应的阶段[32]，可以使人体处于长久的免疫保护状态，减少死亡率，安全性高，应用范围广，但在我国还未正式开展。

5 结 语

我国黄蜂蛰伤的发生率高，蛰伤后毒素的活性成分以直接或间接方式破坏横纹肌细胞膜使膜通透性改变、细胞内线粒体结构和功能发生破坏，最终横纹肌细胞对ATP的生成、利用障碍导致RM。RM的发生与基因的多态性相关已被证实，但黄蜂蛰伤后RM的相关性有待进一步研究证实。早期对黄蜂蛰伤致RM患者的病情进行评估，重者早期使用糖皮质激素、血液净化等治疗，其中免疫治疗可使机体处于长久的免疫保护状态，可提高危重患者的抢救成功率，具有广阔的应用前景。