内脂素在脓毒症相关性脏器损伤中的作用及机制研究进展

匡重伸，丛竹凯，吴长毅，杨 宁，宗亚楠，郭向阳

(北京大学第三医院 麻醉科，北京 100191)

脓毒症是由于宿主对感染的免疫反应失调而引起的危及生命的器官功能障碍，是临床常见的急危重症，具有发病率高、病死率高、治疗费用高的特点。近年来，尽管抗感染治疗和器官支持技术已取得长足进步，但脓毒症的发病率及病死率一直居高不下，究其原因主要是脓毒症的发病机制十分复杂，缺乏针对性的治疗方法[1]。因此，积极探索脓毒症发病机制，寻找有效干预靶点对脓毒症的治疗具有重要意义。

“炎症风暴”又称为“细胞因子风暴”，是脓毒症发生的关键机制之一，主要表现为血液循环中细胞因子水平升高和免疫细胞过度激活，继而引起炎症级联反应， 最终可导致患者出现多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome，MODS)甚至死亡[2]。近年来众多临床及基础研究表明，内脂素(visfatin)作为一种重要的细胞因子，参与脓毒症引起的“炎症风暴”以及相关脏器损伤的发生发展。鉴于内脂素在脓毒症中的重要作用，本文就内脂素的生理功能及其在脓毒症相关脏器损伤中的作用及其机制进行综述。

1 内脂素的发现及命名过程

1957年有学者发现烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶(nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT)是细胞内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD)合成过程中补救途径的限速酶，主要以二聚体的形式分布在细胞质、线粒体及细胞核内，参与NAD的代谢，直到2001年其编码基因才被鉴定出来[3]。1994年，有研究分离出一种新的细胞因子样分子，该分子可与IL-7及干细胞因子协同刺激前B细胞集落形成，因此将其命名为前B细胞集落增强因子(pre-B-cellcolony-enhancing factor，PBEF)[4]。2002年，有研究证实小鼠PBEF具有NAMPT的酶活性功能，其氨基酸序列与原核生物的NAMPT基因同源，进而证明NAMPT与PBEF是同一个分子[5]。2005年，有研究发现PBEF在内脏脂肪细胞中具有高水平表达，是一种新的脂肪因子，将之称为内脏脂肪素，简称内脂素[6]。因此，该蛋白质有3种明显不同的生物学功能，并有3个名称：NAMPT、PBEF和visfatin。三者虽然名称不同，但为同一种蛋白。

2 内脂素的分布

正常生理情况下，内脂素广泛分布于全身的组织器官，包括肝脏、免疫细胞、肺、肠道等，其中，肝脏和免疫细胞表达水平最高。在病理状态下，例如脓毒症、急性肺损伤(acute lung injury，ALI)、炎性肠病等，内脂素在相应病变的器官组织或血液中的表达可显著增高，从而参与局部或全身的病理反应[7](图1)。

A.NAMPT在正常组织中普遍表达，它在肝脏和免疫细胞中高度表达,不同颜色字体表示NAMPT在细胞和组织中的表达水平; B.病理状态下，NAMPT在器官组织和外周血表达水平升高; NAMPT：烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶图1 NAMPT在人体内的表达和分布Fig 1 Expression and distribution of NAMPT in the human body[7]

3 内脂素的生物学功能

内脂素的生理功能复杂，目前已知的功能主要包括3方面：NAD合成过程中的限速酶、生长因子、细胞因子。内脂素作为NAD合成限速酶的作用最早被发现，对维持细胞能量代谢及正常生理功能起重要调控作用[4]。近年来，随着研究的深入，内脂素在生长因子和细胞因子方面的作用也引起了学者们的关注。

3.1 内脂素的生长因子功能

内脂素作为一种生长因子，在免疫细胞激活、血管生成中起着重要的作用。有研究表明，内脂素在激活的中性粒细胞中表达明显上调，在培养基中加入重组内脂素可抑制中性粒细胞的凋亡[8]。内脂素表达上调可诱导淋巴细胞的激活，反之，抑制内脂素的表达可显著抑制T淋巴细胞的激活[9]。动物实验显示，条件敲除小鼠淋巴细胞的内脂素基因可导致胸腺细胞数量显著减少，外周T和B淋巴细胞几乎完全消失[10]。以上研究表明，内脂素是免疫细胞发育、成熟、激活以及凋亡过程中的重要调节因子。在血管生成方面，研究表明内脂素可以促进血管平滑肌细胞成熟，敲除内脂素基因可促进血管平滑肌细胞凋亡，降低血管平滑肌细胞成熟至收缩状态的能力，内脂素转基因的人源平滑肌细胞存活率显著提高[11]。

3.2 内脂素的细胞因子功能

近期的研究表明，内脂素参与炎性反应的发生发展。内脂素的促炎作用主要体现在如下两个方面：

1)参与调控细胞因子的产生，内脂素可激活单核细胞产生促炎(IL-1β、IL-6和TNF)和抗炎(IL-1Ra和IL-10)细胞因子，具有调控免疫细胞炎性反应激活的能力[12]。过表达内脂素可显著增加人肺癌II型上皮细胞系和人肺动脉内皮细胞趋化因子IL-8、IL-16和CCR3的产生，并显著增强IL-1β介导的细胞通透性，抑制内脂素表达可获得相反的结果[13]。此外，在血管内皮细胞中，内脂素可通过激活NF-KappB通路增强多种趋化因子的表达，并可促进细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule，ICAM-1)、血管细胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule，VCAM-1)和E-选择素等黏附分子的表达[14]。以上研究均证实内脂素是一种细胞因子，参与调控免疫细胞及非免疫细胞炎性因子的分泌，说明其在炎性反应过程中起着重要的作用。

2)对炎性细胞趋化、迁移、激活、分化及吞噬等方面产生影响。有研究表明，给予小鼠气管内注射重组人内脂素后，支气管肺泡灌洗液(broncho-alveolar lavage fluid，BALF)中白细胞计数显著增加[15]；内脂素还可以促进B淋巴细胞的迁移，并且呈现出明显的剂量依赖性关系[16]。以上研究表明，内脂素有炎性细胞趋化因子的作用。内脂素可促进T淋巴细胞增殖，增强T细胞效应器功能并诱导T细胞介导的反应，可作为人类单核细胞的有效激活剂[16]；内脂素还可以剂量依赖性地刺激单核细胞产生促炎介质，并增加共刺激分子的表达，从而诱导、增强T细胞免疫应答[16]。在细胞分化及吞噬方面，内脂素可诱导单核细胞向巨噬细胞的分化，增强中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞的吞噬功能，并能刺激众多免疫细胞群产生广泛的炎症介质[17]。

4 内脂素与脓毒症脏器损伤

近年来多项临床研究表明，患者入院时血清内脂素水平是住院死亡率的独立危险因素。与健康人相比，脓毒症患者的血清内脂素水平显著升高，脓毒症休克亚组患者血清内脂素水平升高更明显[18]；此外，脓毒症患者血清内脂素水平与脓毒症严重程度评分、血C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)值、乳酸值、降钙素原(procalcitonin，PCT)呈正相关，与CRP、IL-6、IL-10和IL-8和PCT等指标相比，内脂素是反映脓毒症和脓毒性休克严重程度和预后的更好指标[19]。

此外，血清内脂素水平与危重病患者急性生理与慢性健康状况评分Ⅱ(acute physiological and chronic health evaluation Ⅱ，APACHE Ⅱ)、序贯器官衰竭评分(sequential organ failure assessment，SOFA)、简化急性生理学评分(simplified acute physiology score，SAPS)、肾功能、肝功能和代谢紊乱的生物标志物正相关，提示内脂素血清浓度与疾病严重程度密切相关[19]。因此，血清中内脂素水平是评估ICU危重和脓毒症患者死亡风险和预后的一个非常有价值的生物标志物，也可能是脓毒症临床干预的潜在靶点。

4.1 内脂素参与脓毒症肺损伤

脓毒症是引起急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)的主要病因[20]，多项研究表明内脂素在ARDS发生发展中起着重要作用。有研究显示，人类内脂素基因启动子中T-1001G和C-1535T单核苷酸多态性的携带者患ARDS的风险增加7.7倍，表明内脂素可能是脓毒症所致ARDS的遗传标志物[21]。

临床研究发现，脓毒症导致的ARDS患者血浆中内脂素浓度显著升高，提示内脂素是ARDS/VILI重要的炎性因子[13]。在脓毒症及其他原因导致的ARDS中，肺上皮细胞、白细胞和血管内皮细胞中的内脂素基因被激活，可合成内脂素并将其分泌到血液中，而用抗体中和内脂素对ALI有显著的保护作用[22]。这些结果表明，内脂素的过度表达可能会促进脓毒症急性肺损伤发病机制的启动或加重。新近有研究提示，新型冠状病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)感染者的病情严重程度与血清内脂素的水平相关[22]。

4.2 内脂素参与脓毒症心肌损伤

内脂素在脓毒症心肌损伤中也发挥着重要作用。有研究表明，在LPS诱导小鼠脓毒症模型中，小鼠心肌及血清中内脂素均持续增高，给予内脂素抑制剂FK866干预后，可显著改善小鼠心肌炎性反应、氧化损伤和心脏泵血功能[23]。另一项体外研究使用内脂素处理LPS刺激的心肌细胞损伤模型，可以促进IκB/NF-κB信号通路激活，进而使心肌细胞的黏附分子ICAM-1和VCAM-1的表达增加，黏附分子可诱导炎症细胞在心脏中聚集和黏附，并导致多种炎性因子的分泌，从而产生心肌损伤[24]。

4.3 内脂素参与脓毒症肝损伤

多项研究表明，内脂素参与脓毒症肝损伤的发生发展。动物实验提示，给予小鼠静脉注射内脂素可导致小鼠出现明显的肝损伤，其血清中丙氨酸转氨酶(ALT)和天冬氨酸转氨酶(AST)水平显著增高，肝脏HE染色显示有大量炎性细胞浸润，肝组织中IL-1β、TNF-α和IL-6等促炎因子以及肝纤维化标志蛋白的表达显著增加，其机制可能与内脂素引起了肝脏内质网应激和ROS上调，并激活JNK信号通路有关；离体细胞实验表明，内脂素可刺激人肝细胞系HepG2细胞中IL-6等促炎介质显著增加，并与NF-κB及STAT3信号通路激活有关[25]。此外，在LPS诱导的小鼠脓毒症肝损伤模型中给予内脂素抑制剂FK866对小鼠进行干预，发现小鼠血清中ALT 及AST水平显著降低，肝功能损伤减轻，血清中炎性因子TNF-α、IL-6、CXCL1、IL-1β和IFN-γ水平显著下降，在细胞实验中也观察到相同的结果，表明内脂素参与了脓毒症肝损伤的发生发展[26]。

5 问题与展望

内脂素是机体的一种重要的促炎细胞因子，抑制内脂素的表达可减轻脓毒症相关性脏器损伤，但目前只有脓毒症相关性肺、心、肝损伤的研究报道，尚未见肠道、脑、肾等其他重要脏器的相关研究报道，鉴于这些脏器在脓毒症中所起的重要作用，而且内脂素在这些器官也有广泛分布，内脂素可能在脓毒症肠损伤、脓毒症脑病及急性肾损伤中也起着重要的作用，相关的研究值得进一步开展，为探索脓毒症的机制及潜在干预靶点提供更多的科学依据。并且，目前虽然在肿瘤领域，内脂素抑制剂FK866已应用于三期临床实验，但在脓毒症方面，仅限于基础研究，尚未见临床实验研究报道，距离临床的实际应用尚有诸多问题有待解决。而且，目前的研究仅限于观察内脂素作为促炎细胞因子在脓毒症中起的作用，但内脂素是否会通过影响NAD的合成代谢以及糖代谢而参与脓毒症的发生发展，以及其可能的机制，均未见研究报道，这些都有待于进一步的深入探究。