右美托咪定对脓毒症时巨噬细胞影响的研究进展

王 滔 邱思遥 马兴龙 温建立

《第三版脓毒症与感染性休克定义的国际共识》将脓毒症定义为感染引起宿主反应失调,导致危及生命的器官功能损害的症候群,是一个高病死率的临床综合征[1]。一项多中心研究显示，全球每年有高达3100万例脓毒症患者，其中包括1940万例严重脓毒症，约600万例死亡[2]。脓毒症的发病机制未明，宿主在脓毒症发生后的免疫功能变化是影响预后的重要原因，无论在先天性免疫或适应性免疫过程中，巨噬细胞在机体受到感染时发挥至关重要的作用。右美托咪定(dexmedetomidine，DEX)为高选择性的α2受体激动药物，除了镇静和镇痛作用外，还具有降低患者病死率、器官保护等作用，基础研究也表明DEX具有抗炎、抗凋亡、抑制氧化应激以及器官保护的作用。近期研究显示，DEX对炎症条件下的巨噬细胞功能产生了一定的影响，在脓毒症免疫机制中发挥重要作用。本文就DEX对脓毒症时巨噬细胞抗炎作用的影响及作用机制进行综述。

一、脓毒症时巨噬细胞的变化

巨噬细胞是机体免疫细胞的重要组成部分，具有分泌炎性细胞因子、趋化、吞噬、调节炎性反应和杀灭微生物等作用。脓毒症发生时，巨噬细胞可以通过Toll样受体(toll-like receptors,TLR-4)识别，从而激活先天性免疫。与此同时T、B淋巴细胞通过细胞受体特异性识别抗原递呈细胞(APC)递呈的T、B淋巴细胞抗原表位，识别抗原后的T、B淋巴细胞在协同刺激分子参与下，发生活化、增殖、分化产生效应细胞，最后可由参与适应性免疫的巨噬细胞吞噬及清除。组织中巨噬细胞大多来自卵黄囊或胚胎造血干细胞，它能根据微环境的改变而做出变型，即M1型(经典激活)或者M2型(替代激活)。M1型巨噬细胞主要由脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)和(或)干扰素γ(interferon γ，IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(tumour necrosis factor α，TNF-α)等细胞因子诱导活化。M2型巨噬细胞主要由IL-4、转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)、免疫复合物等诱导活化。M1型巨噬细胞具有释放促炎性细胞因子，抑制组织周围的细胞增殖，导致组织损伤，M2型巨噬细胞则释放抗炎性细胞因子，帮助细胞增殖，促进伤口愈合和组织修复[3]。巨噬细胞的M1型和M2型在一定的条件下可以相互转换，使已分化巨噬细胞的“再极化”，从而发挥相应的功能。正所谓“火车跑得快，全靠车头带”，巨噬细胞持续监测机体免疫防御，需要不断的能量供给才能持续。在正常生理条件下，巨噬细胞以葡萄糖氧化磷酸化作为其能量需求的主要代谢途径。脓毒症发生时，机体缺氧发作导致糖酵解途径紊乱，巨噬细胞极化为M1型或M2型失衡对机体产生不利影响，其代谢发生应激性改变，影响炎性反应和免疫系统的功能。

在脓毒症过度炎性反应期，巨噬细胞内与糖酵解的相关基因表达增强，在免疫耐受期，糖酵解水平则下降。研究显示，LPS刺激巨噬细胞后，雷帕霉素靶蛋白和低氧诱导因子-1α(hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α)表达增加，能促进糖酵解相关基因表达，还能增加6-磷酸果糖-2-激酶表达，从而促进有氧糖酵解[4]。LPS 激活巨噬细胞后，诱导型一氧化氮合酶表达增加，线粒体电子传递链部分靶蛋白的活性下降，从而抑制三羧酸循环循环和氧化磷酸化[5]。巨噬细胞代谢发生改变后，其代谢中间产物对免疫细胞功能的产生影响。在脓毒症小鼠模型研究发现[6]，通过预防HIF-1α的增加，可能调节巨噬细胞中有害的免疫代谢，成为脓毒症免疫治疗的一种新思路。

自噬是机体清除细胞内功能异常的细胞器、病原体、错误折叠或聚集的蛋白质等有害物质的重要途径，是维持细胞内环境稳态主要机制之一。研究表明，自噬可调控炎性细胞因子的释放，自噬减少将促进炎性反应并导致细胞死亡[7]。巨噬细胞自噬的增强，可通过负向调节巨噬细胞异常激活，调节巨噬细胞极化分型，减少炎性小体激活和炎性细胞因子释放，影响巨噬细胞凋亡等方式发挥保护作用，它的水平在一定程度上决定了脓毒症的发展和预后。

脓毒症发生时，巨噬细胞的极化与代谢、自噬等彼此紧密相关。糖代谢为巨噬细胞分型及自噬提供能量促进消除病原菌，自噬水平则随着巨噬细胞表型的变化而变化，降低全身炎性反应。进一步了解巨噬细胞在脓毒症中的功能变化及机制，通过针对巨噬细胞功能的干预可能成为脓毒症的治疗新方法。

二、右美托咪定对巨噬细胞抗炎活性的影响

1.调控巨噬细胞炎性细胞因子水平：脓毒症的特点是宿主感染后广泛的炎症，从而产生细胞炎性细胞因子风暴。细胞炎性细胞因子过度激活最终引起全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome，SIRS)，炎性细胞因子的水平在一定程度上影响脓毒症发展与预后。在脓毒症期间，众多促炎性细胞因子中IL-1β、IL-6和TNF-α等发挥重要作用，与患者的预后紧密联系。已有研究报道，在脓毒血症期间的死亡患者IL-1β水平高于存活者，TNF-α与感染的严重程度相关，这一定程度上表明高水平IL-1β和TNF-α与脓毒症预后呈负相关[8]。在小鼠的体外研究表明DEX可显著减少LPS诱导巨噬细胞分泌的促炎性细胞因子，如TNF-α、IL-6和IL-8[9]。Meng等[10]研究发现，DEX可以显著抑制LPS诱导的小鼠骨髓源性巨噬细胞后IL-1β、TNF-α和IL-6的上调，从而缓解全身炎性反应。Yu等[11]研究证实了DEX有降低小鼠模型中细胞炎性细胞因子IL-1β水平的作用。Ding等[12]研究表明，DEX可以降低小鼠模型创伤性脑损伤中IL-1β、TNF-α和IL-6等炎性细胞因子的表达水平。高迁移率组蛋白B1(high mobility group B1,HMGB1)同样是一种关键的促炎性细胞因子，其在脓毒症晚期的水平与脓毒症患者的病死率密切相关。Kim等[13]研究了DEX对LPS注射后的大鼠脾细胞分泌HMGB1的影响，注射LPS中HMGB1含量显著增高，而DEX组的HMGB1含量降低。DEX对巨噬细胞炎性细胞因子的抑制作用，部分可能是其在脓毒症中发挥抗炎作用。现研究已显示,使用单种炎性细胞因子拮抗剂并不会改善脓毒症患者预后，但通过干预整体细胞因子的水平，可能会改善脓毒症的预后。目前认为巨噬细胞通过抑制多种炎性细胞因子的表达水平，发挥降低患者病死率、器官保护等作用。

2.影响巨噬细胞极化：M1/M2型标志物与脓毒症的发展和预后有着紧密的关系，M1型巨噬细胞主要是在脓毒症的早期进展中起重要作用，IFN-γ可以抑制巨噬细胞向M1型的转化。Chen等[14]研究表明，在研究细胞毒性T淋巴细胞中IFN-γ分泌实验中，DEX能降低培养基中IFN-γ蛋白表达水平。Liu等[15]对大鼠产后出血致多器官功能障碍综合征模型研究发现，DEX能降低IFN-γmRNA表达水平。该项研究提示DEX可能通过降低IFN-γ表达水平,影响巨噬细胞的极化，从而发挥抗炎性反应的作用。分化抗原簇86(cluster of differentiation 86,CD86)是激活M1型巨噬细胞释放细胞炎性细胞因子的重要标记蛋白，在脓毒症早期，可使巨噬细胞增加抗原递呈能力[16]。Zhou等[17]报道显示，DEX能降低CD86阳性细胞的数量，抑制向M1型巨噬细胞的转化。M2型巨噬细胞特征表达标志物为精氨酸酶1(mrginase-1,Arg1)、甘露糖受体(mannose receptor1、Mrc1或CD206)和IL-10等。Gao等[18]研究表明，DEX通过α2肾上腺素能受体信号介导，使M2型标志物Arg1和CD206的转录水平增加。Shen等[19]研究发现，DEX可以提高抗炎性细胞因子IL-10的蛋白水平，间接稳定M2型巨噬细胞介导的抗炎性反应，并证实DEX能降低肺泡中M1型巨噬细胞的数量，抑制M1表型。通过上述的研究显示，DEX通过抑制M1型巨噬细胞极化、促进M2型极化，减少炎性细胞因子的释放及多脏器损伤。

3.改变巨噬细胞代谢：脓毒症时细胞能量代谢对免疫细胞功能的产生重要影响，研究其作用机制及调控方式对于揭示脓毒症病理生理机制意义重大。在糖代谢中，常规下的HIF-1α一般不表达，但可被LPS激活的巨噬细胞诱导表达。当LPS刺激巨噬细胞后，HIF-1α表达增加，促进糖酵解相关基因的表达，从而促进有氧糖酵解，最终使炎性细胞因子表达增加(如IL-1β、TNF-α和HMGB-1)，激活全身炎性反应致使多器官功能障碍[4]。Liu等[20]研究发现，髓系细胞中HIF-1α缺失可显著降低巨噬细胞中TNF-α的表达。Meng等[10]研究发现，DEX通过抑制HIF-1α，降低LPS处理组中巨噬细胞中IL-1β、TNF-α和IL-6表达水平，表明HIF-1α的水平与炎性细胞因子的活性具有相关性。琥珀酸及谷氨酰胺作为糖代谢的重要中间产物，脓毒症时糖代谢的改变可引起上述物质增加。研究显示琥珀酸和谷氨酰胺可直接或间接提高HIF-1α水平及稳定性，促进炎性细胞因子的产生[21]。目前为止，关于DEX对琥珀酸的作用研究并不明确。考虑到谷氨酰胺和琥珀酸都与HIF-1α有必然联系，因此，可以假设DEX可能通过抑制HIF-1α间接影响琥珀酸及谷氨酰胺，为巨噬细胞抗炎提供能量，这种假设需要大量实验研究来证明，研究DEX是否对琥珀酸和谷氨酰胺有直接作用，值得关注。

4.影响巨噬细胞自噬：巨噬细胞的自噬与相关的关键蛋白和信号通路有着紧密的关系，如JUN信号通路、PI3K/Akt信号通路及NF-κB信号通路等，对巨噬细胞自噬的活性有着重要的关系。DEX可通过多种对信号通路的影响，减少巨噬细胞的自噬。Meng等[22]和Zhao等[23]研究表明，DEX可通过PI3K/Akt/mTOR信号通路来减轻LPS诱导的急性肺损伤和减少自噬。Yang等[24]研究DEX调控自噬相关蛋白发现，经LPS处理后LC3Ⅱ和beclin-1的表达水平降低，p62的表达增加，经DEX干预后，LC3-Ⅱ/LC3和beclin-1表达显著升高，p62表达降低。毛幸等[25]研究结果表明，DEX能通过抑制PI3K增强自噬，使beclin-1表达下调、p62表达上调，LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值降低，从而减轻LPS致巨噬细胞炎性反应。神经细胞凋亡后，经DEX处理可显著下调beclin-1和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的mRNA和蛋白表达水平，抑制自噬发挥器官保护作用[26]。正常情况下，机体自噬水平较低，在应激、炎症及缺氧下会被刺激，增强机体防御功能，但过度的自噬则会使巨噬细胞自噬性死亡，增加炎性反应。beclin-1、LC3及p62作为巨噬细胞自噬的重要标记蛋白，在机体的自噬防御机制中发挥重要的作用已得到共识，通过以上研究表明，DEX能影响LPS诱导下三者表达的水平，但是否增强或抑制自噬并未得到共识，需进一步研究。巨噬细胞自噬水平在脓毒症不同时期变化较为复杂，DEX对自噬产生影响并发挥抗炎作用关键点的研究仍较少，如果准确选择恰当的时机，通过使用DEX调控自噬水平，可能会有效降低脓毒症病死率。

5.影响巨噬细胞的其他功能：巨噬细胞作为防御系统的第一道防线在脓毒症中发挥着重要作用，特别是自身的迁移和吞噬作用。当发生炎性反应时，机体内趋化因子能诱导巨噬细胞迁移到感染部位，分泌炎性细胞因子加强局部炎性反应。随即巨噬细胞主动包裹病原体形成吞噬泡，与溶酶体结合成吞噬溶酶体，最终将异物降解排泄体外。在明确DEX具有抑制炎性细胞因子作用下，已有研究者进一步开展了DEX是否影响巨噬细胞迁移和吞噬的研究，以寻找新的抗炎机制。解翔彬等[27]在LPS刺激小鼠腹腔巨噬细胞实验中发现，DEX不仅抑制了炎性细胞因子的释放，还通过抑制巨噬细胞的迁移功能发挥抗炎作用。任海强等[28]研究表明，DEX在LPS刺激后可以浓度依赖性地抑制RAW264．7巨噬细胞的迁移功能，其机制可能为通过下调蛋白激酶Cζ进而改变下游细胞骨架蛋白的活化来实现。吴珊等[29]研究显示，RAW264.7巨噬细胞上有α2A肾上腺素受体，DEX可能通过α2A肾上腺素受体激活Akt通路，进而增强巨噬细胞的吞噬功能。综上所述，迁移和吞噬作为巨噬细胞发挥作用的重要方式，对其功能的调控能为调节炎性反应、免疫系统和组织修复提供可能性。虽然当前已有部分研究表明DEX对两者有影响，但相关实验研究并开展不多，因此我们可进一步研究DEX对两者的作用机制，使其得到更多DEX的治疗脓毒症方法。

三、展 望

随着医学不断的发展，脓毒症作为全世界病死率最高的疾病之一，治疗周期长、缺乏特异性，仍然是临床医生要克服的难题。DEX具有抗炎、抗凋亡、保护器官障碍安全有效的药理作用，目前DEX已被用于脓毒症治疗，起到一定实质性的抗炎效果。巨噬细胞作为参与机体炎性反应中的重要成员之一，在脓毒症中发挥着不可代替的作用。研究DEX对巨噬细胞抗炎活性的影响，探索DEX是否能影响巨噬细胞的其他功能以及作用机制,即进一步针对巨噬细胞炎性细胞因子的释放、代谢途径、自噬的强弱及信号通路等，是对寻找更多治疗脓毒症的靶点有重要意义。