中藥單體調(diào)控髓源抑制細(xì)胞功能在膿毒癥中的研究進展

膿毒癥是機體對感染反應(yīng)失調(diào)導(dǎo)致的危及生命的器官功能障礙，是ICU患者死亡的主要原因。據(jù)統(tǒng)計，全球每年嚴(yán)重膿毒癥的病例超過1 900萬，因膿毒癥死亡的病例高達530萬。免疫炎癥反應(yīng)失調(diào)是膿毒癥主要的發(fā)病機制，膿毒癥早期表現(xiàn)為過度的全身性炎癥反應(yīng)，隨著膿毒癥病情的進展，免疫細(xì)胞數(shù)量減少、功能下降，抗炎細(xì)胞因子分泌增多，表現(xiàn)為免疫抑制或免疫麻痹，造成膿毒癥晚期死亡和繼發(fā)院內(nèi)感染。

髓源抑制細(xì)胞（myeloid?derived suppressor cell, MDSC）是一類具有免疫抑制功能的未成熟髓系細(xì)胞（immature myeloid cell, IMC）群體，其在膿毒癥中大量產(chǎn)生和積累，可通過多種機制阻礙免疫功能。MDSC在膿毒癥早期可抑制過度的炎癥反應(yīng)，發(fā)揮一定器官保護作用，但長期的免疫抑制作用是有害的。研究發(fā)現(xiàn)，高比例的MDSC與晚期膿毒癥危重患者的繼發(fā)感染有關(guān)。近年來研究發(fā)現(xiàn)，中藥單體可通過調(diào)節(jié)MDSC的比例和功能在膿毒癥中發(fā)揮一定的保護作用。本文主要綜述MDSC的基本特征、擴增和活化、在膿毒癥中的作用及幾個中藥單體通過調(diào)節(jié)MDSC在膿毒癥中發(fā)揮保護作用，從而為中藥在膿毒癥防治和治療中的應(yīng)用提供新的思路。

1MDSC在膿毒癥中的作用

1.1MDSC的基本特征

MDSC是一群在膿毒癥等病理情況下由IMC分化而來的具有免疫抑制功能的異質(zhì)性細(xì)胞群體。健康個體中很少存在MDSC，造血祖細(xì)胞通過髓系祖細(xì)胞分化為IMC，IMC很快分化為成熟的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞或樹突狀細(xì)胞，在機體中發(fā)揮免疫保護作用；但在膿毒癥等急性和慢性炎癥狀態(tài)下，IMC的正常分化受損，向具有免疫抑制作用的MDSC分化，造成MDSC的大量產(chǎn)生和擴增。

MDSC在荷瘤小鼠中被發(fā)現(xiàn)，后來發(fā)現(xiàn)其也存在于人體內(nèi)。在小鼠中，MDSC共表達CD11b（α?M整聯(lián)蛋白）和髓源分化抗原Gr?1（包含Ly6C和Ly6G兩個亞基），根據(jù)細(xì)胞表面Ly6C和Ly6G的表達程度及核的形狀又可分為CD11b+Ly6G-Ly6Chigh的單核細(xì)胞型MDSC（monocytic MDSC, M?MDSC）和CD11b+Ly6G+Ly6Clow的粒細(xì)胞型MDSC（granulocytic MDSC, G?MDSC/polymorphonuclear MDSC, PMN?MDSC），他們在表型和形態(tài)學(xué)上分別與單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞相似。人類MDSC一般分為M?MDSC、PMN?MDSC和早期MDSC，其表型分別為CD11b+CD14+CD33+HLA?DR-/low、CD11b+CD15+ HLA?DRlowCD66b+和Lin-HLA?DR-CD33+。免疫抑制活性是MDSC的關(guān)鍵特征。在符合表型的情況下，具有免疫抑制活性的細(xì)胞可確定為MDSC。

1.2MDSC在膿毒癥中的擴增和活化

MDSC在膿毒癥中大量增殖和累積，其增殖過程可分為兩個階段，即IMC的擴增過程和活化后分化為MDSC的過程。IMC的擴增主要由血管內(nèi)皮生長因子、粒細(xì)胞?巨噬細(xì)胞集落刺激因子、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、干細(xì)胞因子、損傷相關(guān)分子模式［包括S100鈣結(jié)合蛋白（S100 calcium?binding protein, S100）A8/A9以及一些化學(xué)因子，如趨化因子（C?X?C基序）配體（C?X?C motif chemokine ligand, CXCL）1和CXCL2］等介導(dǎo)。MDSC在膿毒癥中的病理性激活主要由脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）等病原/微生物相關(guān)分子模式、高遷移率族蛋白 B1（high mobility group protein 1，HMGB1）、干擾素γ、IL?1β、IL?4、IL?6、IL?7、IL?10、IL?13、TNF、CXCL3等細(xì)胞因子和α2巨球蛋白、血清淀粉樣蛋白A等急性期蛋白誘導(dǎo)，在這種情況下，IMC分化為大量的MDSC，隨后在膿毒癥中發(fā)揮免疫抑制作用。

目前在膿毒癥中已發(fā)現(xiàn)多種與MDSC擴增和免疫抑制作用產(chǎn)生相關(guān)的機制。Ohl等發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥中調(diào)控抗氧化應(yīng)激的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid?2 related factor 2, Nrf2）可被活性氧（reactive oxygen species, ROS）激活，通過誘導(dǎo)MDSC的細(xì)胞周期活化和增強MDSC的代謝活性，促進MDSC擴增。Sander等發(fā)現(xiàn)，膿毒癥中MDSC的動員和積聚與依賴髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88, MyD88）? NF?κB的IL?6的產(chǎn)生和肝細(xì)胞中糖蛋白130（glycoprotein 130, gp130）?信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transc[x]ription 3, STAT3）信號通路的激活密切相關(guān)。gp130是IL?6家族細(xì)胞因子共用的受體和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，IL?6先與IL?6 Rα結(jié)合后可識別結(jié)合gp130，促進STAT3磷酸化，進而促進MDSC的動員及其在外周的積累。肝中的急性期蛋白包括血清淀粉樣蛋白A和CXCL1，可促進MDSC的動員和積累，在膿毒癥期間發(fā)揮炎癥調(diào)節(jié)作用，且其作用在一定程度上依賴于gp130。Dai等發(fā)現(xiàn)，Gr?1+CD11b+MDSC在膿毒癥中的產(chǎn)生和擴增與轉(zhuǎn)錄因子CCAAT增強子結(jié)合蛋白β（CCAAT enhancer binding protein β, C/EBPβ）的表達增加有關(guān)。在膿毒癥免疫反應(yīng)期間，炎癥因子（如IL?6和IL?10）、生長因子（如粒細(xì)胞集落刺激因子和粒細(xì)胞?巨噬細(xì)胞集落刺激因子）以及細(xì)菌性內(nèi)毒素可增加C/EBPβ的表達，C/EBPβ可協(xié)同STAT3增加髓源祖細(xì)胞中微RNA（micro RNA, miR）?21和miR?181b的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)髓源細(xì)胞分化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子核因子I?A的表達增加，抑制細(xì)胞分化和成熟。這一過程可持續(xù)激活NF?κB，進而促進MDSC在膿毒癥小鼠骨髓和脾中的產(chǎn)生和擴增。Alkhateeb等發(fā)現(xiàn)，S100A9可作為轉(zhuǎn)錄輔助因子在膿毒癥晚期促進MDSC的擴增，且與MDSC的抑制作用有關(guān)。在膿毒癥晚期，S100A9在IL?10誘導(dǎo)下從胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到胞核，穩(wěn)定p?STAT3?C/EBPβ蛋白復(fù)合體，促進其激活miR?21和miR?181b的轉(zhuǎn)錄，進而促進MDSC的擴增和免疫抑制作用。近年來還有研究發(fā)現(xiàn)，長鏈非編碼RNA Hotairm1 在膿毒癥中表達增加，Hotairm1可結(jié)合S100A9并將其從胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到胞核，并且促進MDSC免疫抑制表型的產(chǎn)生。

總之，Nrf2、MyD88、gp130、C/EBPβ和S100A9等在膿毒癥MDSC擴增、積聚及其免疫抑制表型的獲得過程中發(fā)揮了重要作用，為MDSC治療膿毒癥提供了新的靶點。但關(guān)于膿毒癥中MDSC擴增和活化的機制研究并不深入，對于Gr?1+CD11b+MDSC向免疫抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)化的具體機制還有待闡明。

1.3MDSC在膿毒癥中的作用

Brudecki等發(fā)現(xiàn)，隨著膿毒癥的進展，小鼠骨髓中CD11b+Gr?1+MDSC的比例不斷增加，從第3 天（早期膿毒癥）的40%增加到第12 天（晚期膿毒癥）的88%；分選出第3 天和第12 天小鼠骨髓中的CD11b+Gr?1+MDSC過繼轉(zhuǎn)移到剛做完盲腸結(jié)扎穿孔（cecal ligation and puncture, CLP）手術(shù)的小鼠中發(fā)現(xiàn)，早期膿毒癥MDSC降低膿毒癥小鼠早期的生存率，增加膿毒癥早期的NO和促炎因子TNF?α 和 IL?6，降低膿毒癥早期小鼠腹膜菌量和離體分化為巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞的能力，具有更少的未成熟CD31+骨髓祖細(xì)胞；晚期膿毒癥MDSC的作用則與之相反。這揭示了MDSC在膿毒癥免疫炎癥發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

Uhel等通過對膿毒癥患者和健康人的外周血進行轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥中S100A12、S100A9和精氨酸酶?1（arginase?1, Arg1）等與MDSC免疫抑制功能相關(guān)的基因表達上調(diào)。比較有和沒有膿毒癥的患者外周血中MDSC的比例變化，發(fā)現(xiàn)M?MDSC均發(fā)生了擴增，但膿毒癥中G?MDSC擴增更多，具有特異性。研究發(fā)現(xiàn)M?MDSC和G?MDSC均可獨立抑制T細(xì)胞增殖，G?MDSC可產(chǎn)生Arg1，其早期擴增與隨后發(fā)生的院內(nèi)感染有關(guān)。Mathias等發(fā)現(xiàn)，膿毒癥/感染性休克，血液循環(huán)中的MDSC持續(xù)增加，抑制T細(xì)胞增殖、Th1/Th2細(xì)胞因子的產(chǎn)生和HLA基因的表達，上調(diào)Arg1的表達，且持續(xù)增加的MDSC與膿毒癥的不良預(yù)后有關(guān)，增加院內(nèi)感染，延長住院時間。以上結(jié)果提示，阻斷MDSC擴增或抑制其功能對于膿毒癥的治療可能具有重要意義。

2中藥單體可調(diào)控膿毒癥MDSC

MDSC在膿毒癥晚期的免疫抑制狀態(tài)中發(fā)揮重要作用，因此通過調(diào)控MDSC的數(shù)量及比例抑制MDSC的增殖和免疫抑制作用對防治膿毒癥可能具有重要意義。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，中藥可通過多種機制減輕膿毒癥及其并發(fā)癥：

① 抑制炎癥反應(yīng)，如抑制IL?6、IL?1β、TNF?α等促炎因子的表達及分泌，抑制NF?κB、Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3、Toll樣受體等炎癥相關(guān)通路的表達，減少HMGB1、環(huán)氧合酶?2和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase, iNOS）/一氧化氮的表達和產(chǎn)生，增加IL?10等抗炎因子的表達及分泌；

② 調(diào)節(jié)免疫，如增加調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的比例，調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的分化等；

③ 抗氧化，如抑制ROS的產(chǎn)生和累積，減少中性粒細(xì)胞浸潤，抑制Nrf2?血紅素氧合酶1等氧化應(yīng)激相關(guān)通路的表達，增強超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等抗氧化酶的活性；

④ 抗凋亡，如抑制B細(xì)胞淋巴瘤2相關(guān)X蛋白、活化形式的胱天蛋白酶3和9等促凋亡分子的表達，增加B細(xì)胞淋巴瘤2等抗凋亡分子的表達；

⑤ 抗焦亡，如抑制NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3炎癥小體的表達；但其中關(guān)于MDSC的研究鮮少。近年來研究發(fā)現(xiàn)，一些中藥單體可通過MDSC對膿毒癥發(fā)揮一定的保護作用，并對其機制進行了初步探究。

2.1牛蒡子苷元

牛蒡子苷元是從傳統(tǒng)中藥牛蒡子中提取分離出來的具有生物活性的木脂素類化合物，具有抗炎、抗氧化等作用。Shi等發(fā)現(xiàn)，提前給予牛蒡子苷元（30 mg/kg，100 mg/kg，靜脈注射）可減輕氣管內(nèi)給予LPS（5 mg/kg）誘導(dǎo)的大鼠肺損傷。Shi等發(fā)現(xiàn)，牛蒡子苷元（50 mg/kg，腹腔注射）可通過調(diào)控MDSC的比例減輕LPS（10 mg/kg，腹腔注射）誘導(dǎo)的小鼠膿毒癥急性肺損傷和炎癥狀態(tài)。牛蒡子苷元可增加LPS誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠脾中和經(jīng)LPS刺激的骨髓來源的MDSC中總MDSC的比例，其中PMN?MDSC的比例增多，M?MDSC的比例減少。干擾素調(diào)節(jié)因子?8（interferon regulatory factor?8, IRF?8）可負(fù)向調(diào)控MDSC，牛蒡子苷元對MDSC的調(diào)控作用可能通過miR?127?5p靶向IRF?8 mRNA的3'UTR以抑制IRF?8在脾MDSC中的表達。另外，牛蒡子苷元（50 mg/kg，腹腔注射）可通過抑制MDSC向M1型巨噬細(xì)胞分化和上調(diào)小鼠脾中Arg1和iNOS的表達以增強MDSC的免疫抑制作用。

2.2甘草酸

甘草酸是從傳統(tǒng)中藥甘草根部提取的一種三萜類化合物，是甘草的主要活性成分，具有抗炎、抗微生物、抗氧化應(yīng)激和免疫調(diào)節(jié)等藥理作用。甘草酸目前在臨床上應(yīng)用廣泛，可用于治療膿毒癥、病毒性肝炎、腫瘤、皮炎、蕁麻疹等疾病。近年來，關(guān)于甘草酸在膿毒癥中的研究越來越多。Gu等發(fā)現(xiàn)甘草酸（15 mg/kg，腹腔注射）可提高CLP所致膿毒癥小鼠的生存率，減輕肺損傷，緩解膿毒癥誘導(dǎo)的急性呼吸衰竭綜合征。Seo等發(fā)現(xiàn)甘草酸（100 mg/kg，腹腔注射）可通過調(diào)控MDSC的比例對LPS（1 μg/只，腹腔注射）誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠的心臟和肺損傷發(fā)揮保護作用。給予小鼠甘草酸（100 mg/kg，腹腔注射）可增加膿毒癥小鼠血液、肺和心臟中MDSC的比例，同時抑制血液和肺泡灌洗液中TNF?α、IL?6和IL?1β等炎癥因子的產(chǎn)生，其機制可能與其抑制Toll樣受體4的表達有關(guān)。

2.3當(dāng)藥苷

當(dāng)藥苷又名獐牙菜苷，是從當(dāng)藥、龍膽等中藥材中提取的一種具有生物活性的環(huán)烯醚萜類化合物，具有保肝、抗炎和抗氧化等作用。Ren等發(fā)現(xiàn)，在CLP所致膿毒癥小鼠中，骨髓和脾中M?MDSC和PMN?MDSC的比例較對照組增加，PMN?MDSC<