脓毒症中毛细血管高通透性的研究进展

脓毒症是由感染引起机体反应失调，导致多器官功能障碍，产生一系列生理、病理和生化异常的综合征。一项研究表明，全球每年约4 890万人罹患脓毒症，其中有1 100万人死亡，占全球死亡总数的19.7%。脓毒症主要病因仍是感染，其次是损伤、肝硬化等慢性疾病。毛细血管高通透性是脓毒症的基本病理生理改变，但其发生机制尚不清楚。本文就近几年脓毒症中毛细血管通透性升高可能的发生机制及治疗进展进行综述。 

1 脓毒症中毛细血管通透性的病理生理改变

毛细血管通透性升高是脓毒症所致器官损伤的一个重要病理生理特征。正常情况下，内皮细胞及其表面的糖萼作为血管屏障受多种因素调节。其中，细胞黏附分子对维持内皮细胞接触的完整性和稳定性具有重要作用。而且，内皮细胞中的胞质外周蛋白能够将穿膜蛋白连接到肌动蛋白细胞骨架上，使细胞紧紧相连，封闭细胞间隙，维持血管内环境的稳定。糖萼可通过调节血管张力、白细胞黏附以及抑制微血栓形成来维持血管内环境的稳定，但其容易受损而被降解。此外，周细胞（pericyte, PC）通过直接接触和旁分泌方式与内皮细胞相互作用，从而发挥血管屏障功能，维持毛细血管通透性。发生脓毒症时，内皮细胞的损伤、死亡，内皮表面糖萼的降解，以及PC与内皮细胞相互作用的破坏，均可导致毛细血管通透性增加，引起微循环灌注不足，进而导致局部组织缺氧，造成组织器官损伤。

1.1 内皮细胞的改变

血管内皮是由一单层扁平上皮细胞构成的血管屏障，具有促进凝血和炎症、控制血管舒缩活动、维持血管通透性等作用。在急性炎症或氧化应激等情况下，细胞内多种激酶参与调控细胞间连接蛋白，对血管内皮的结构和功能具有重要影响。其中，体内氧自由基（reactive oxygen species, ROS）的释放增加可激活钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ，启动下游的胞外信号调节激酶（extracellular signal‑regulated kinase, ERK）1/2/肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase, MLCK）通路，从而导致肌球蛋白环的收缩，造成肌动蛋白细胞骨架和细胞间连接的破坏。同时，ROS的增加可激活组蛋白去乙酰化酶‑6，使微管能够与鸟苷酸交换因子‑H1特异性结合，阻止微管与黏连蛋白的相互作用；并且激活大鼠肉瘤病毒同源基因家族成员（rat sarcoma homolog gene family member, Rho）A，使肌球蛋白轻链（myosin light chain, MLC）磷酸化，导致内皮细胞结构与功能障碍，引起血管内皮通透性增加。Wan等证明，脓毒症发生时ROS的大量释放可触发磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B（phosphoinositide 3‑kinase/protein kinase B, PI3K/Akt）信号通路，促进胱天蛋白酶（caspase）‑3表达，导致内皮细胞凋亡、毛细血管通透性增加。

发生感染时，模式识别受体［如Toll样受体4（Toll‑like receptor 4, TLR4）］可通过上调骨髓分化因子88和含TIR结构域的接头蛋白诱导干扰素等分子的表达，激活NF‑κB和丝裂原激活蛋白激酶（mitogen‑activated protein kinase, MAPK）信号通路，使内皮细胞向促炎表型重编程，释放细胞因子和ROS等炎症介质和促凝因子，使毛细血管通透性升高，导致间质渗漏。在脐静脉内皮细胞的脓毒症模型中，脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）能够与膜受体晚期糖基化终产物受体（receptor for advanced glycation end products, RAGE）和TLR4结合，引起沉默信息调节因子2相关酶（Silencing information regulator 2 homolog, Sirt）1蛋白水平和活性的下降，进而使超氧化物歧化酶2的表达降低及还原型辅酶Ⅱ氧化酶（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase, NOX）4的表达增高，导致ROS生成增多，血管内皮细胞通透性增加。LPS一方面可通过Y357的磷酸化激活Yes相关蛋白，后者与转录因子P73结合，介导B淋巴细胞瘤‑2基因表达下调和同源基因Bax表达上调，通过促进caspase‑3表达引起内皮细胞凋亡；另一方面也能够识别并结合TLR4，激活NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（nucleotide‑binding oligomerization domain‑like receptors 3, NLRP3）炎症小体，进而活化caspase‑1引起内皮细胞焦亡，同时促进IL‑1β等因子的分泌，引发强烈的炎症反应，破坏血管屏障。此外，非Toll样受体也能激活特异性的信号通路，参与调节机体的免疫炎症反应，包括鞘氨醇⁃1⁃磷酸（sphingosine⁃1⁃phosphate, S1P）受体（S1PR）、髓系细胞触发受体等。例如，S1P与其受体S1PR1结合调控S1PR1‑Gi信号维持血管内皮的完整性，减轻器官损伤；而S1P‑S1PR2轴能够诱导血管屏障的破坏，同时促进依赖于caspase‑11的巨噬细胞焦亡，加重脓毒症损伤；S1P‑S1PR3轴则可通过大鼠肉瘤病毒基因/磷酸化ERK（rat sarcoma/phospho‑ERK, Ras/pERK）通路介导PC的增殖，从而维持血脑屏障的稳定。此外，一项基因关联研究发现，人嗜中性粒细胞肽（human neutrophil peptides, HNP）编码基因DEFA1/DEFA3的拷贝数增加是脓毒症发生过程中器官功能障碍的重要危险因素。此研究表明，DEFA1/DEFA3基因拷贝数越高的小鼠，脓毒症相关重要器官损伤越严重、死亡率越高，这是由于HNP‑1通过P2X7受体介导的典型caspase‑1激活，以NLRP3炎症小体依赖的方式诱导内皮细胞焦亡，导致脓毒症发生后内皮屏障功能障碍。然而，是否存在其他途径能够引起内皮细胞死亡，仍有待进一步的研究。

1.2 糖萼的降解

糖萼是一层凝胶状结构，覆盖于内皮细胞表面，由血管内皮细胞合成。糖萼主要由蛋白聚糖、糖胺聚糖和糖蛋白等组成，具有抗凝血、抗黏附作用，能够保护内皮细胞免受氧化应激等损伤。机体在炎症状态下促炎细胞因子（如TNF‑α、IL‑1β等）释放增加，使蛋白酶或糖苷酶大量激活，通过消化蛋白聚糖和糖胺聚糖促使糖萼降解。脓毒症发生时，中性粒细胞弹性蛋白酶会损伤肺内皮糖萼，诱导促炎细胞因子的产生，使毛细血管通透性增加。此外，有研究表明，多配体蛋白聚糖（Syndecan）是糖萼的重要成分，通过Rho激酶降低内皮屏障阻力，同时导致血管内皮钙黏蛋白分解和纤维形成，导致细胞旁通透性增加。有研究报道，随着血液中内皮糖萼组分Syndecan‑1水平的上升，脓毒症患者的多器官衰竭风险、病情严重程度及病死率也随之升高。因此，保护内皮糖萼不受降解，降低内皮糖萼组分的血浆浓度，能够有效避免内皮细胞的损伤。目前已有研究表明，适当的液体复苏和肝素能够有效保护糖萼的完整性，避免血管内皮通透性增加，从而减轻脓毒症相关损伤。但糖萼降解导致毛细血管通透性增加的具体机制仍有待进一步的研究。

1.3 PC‑内皮细胞相互作用的破坏

PC是包围血管内皮的一群细胞，通过物理接触和旁分泌信号与内皮细胞相互作用而发挥重要作用（如维持血管稳定性和完整性），具有血管屏障、免疫和吞噬功能等。PC能够与血管内皮细胞直接接触形成紧密连接，维持细胞间结构的稳定；同时，PC也能够通过分泌多种活性物质调节相邻或远处细胞的功能。研究表明，PC分泌的血管生成素（angiogenin, Ang）‑1与酪氨酸受体结合，减少RAGE释放，进而加强内皮细胞连接，减少内皮细胞死亡。此外，PC分泌的miR‑145a可能通过转录因子Friend白血病病毒整合1调节NF‑κB信号，从而介导脓毒症相关的微血管功能障碍。

机体发生脓毒症时，体内PC的减少会使血管内皮的完整性降低。在盲肠结扎和穿刺诱导的小鼠脓毒症模型中，肺和肾PC损失，微血管的PC与内皮细胞覆盖率降低，而抑制PC损失可改善血管屏障功能，使脓毒症小鼠存活率增加。研究发现，LPS刺激的小鼠肺内皮细胞中Sirt3表达水平明显降低，Ang‑2水平升高并与Ang‑1竞争性结合酪氨酸受体，加重血管渗漏和心脏功能障碍；同时Sirt3水平的降低使缺氧诱导因子⁃2α和Notch信号受体3基因的表达减少，从而导致PC丢失和微血管功能障碍。然而，目前对于PC在脓毒症微血管功能障碍中的作用仍然未完全清楚。

2 脓毒症中针对毛细血管通透性的治疗进展     

目前对于脓毒症发生过程中毛细血管高通透性尚无有效的特异性治疗手段。对于危重患者，除了液体治疗，还要联合使用血管加压素纠正血管低反应性，通过增加动脉压改善微血管灌注、恢复组织氧供，以减轻脓毒症的器官损伤。去甲肾上腺素和多巴酚丁胺能够改善部分患者的微循环灌注，但它们对微循环灌注的影响也存在着很大的个体差异；这些药物一方面能够改善血管反应性，另一方面也可能促进内皮细胞骨架蛋白的收缩，使内皮间缝隙变大，从而增加血管通透性，加重血管渗漏。研究表明，在脓毒性休克不超过48 h的患者中，接受高剂量去甲肾上腺素治疗的同时加入血管加压素，其体内的微血管灌注得到明显改善，而低剂量治疗则没有这种效果，这表明通过作用于不同的受体使血管收缩、血压升高，可降低去甲肾上腺素过度的升压效应，改善患者的微循环灌注。此外，血管扩张剂乙酰胆碱的局部应用增加了脓毒症休克患者的全身小血管数量和灌注血管的比例，改善舌下微循环，降低血流异质性。这表明过度的血管收缩没有增加微血管血流，甚至会加重微循环灌注不足，但乙酰胆碱对微循环的影响仍存有争议。

近年来，随着对脓毒症中毛细血管高通透性机制研究的不断深入，对降低毛细血管高通透性、减轻脓毒症损伤的治疗研究也日益增多。除了通过改善微循环来降低脓毒症毛细血管高通透性外，保护血管内皮屏障结构和功能也是一个重要策略。研究表明，内皮钙蛋白酶能够抑制p38磷酸化以减弱一氧化氮合酶的表达，减少一氧化氮和ROS的过度产生，从而抑制内皮细胞凋亡，对LPS诱导的急性肾损伤起重要的保护作用。此外，高氧处理人肺动脉内皮细胞可诱导囊泡调节因子dynamin 2、非受体酪氨酸激酶c‑Abl和NOX亚单位p47phox向小窝蛋白富集微区募集；用dynamin 2小干扰RNA或dynamin GTP酶抑制剂Dynasore处理人肺动脉内皮细胞，可减少ROS产生和小窝蛋白富集微区的p47phox募集，从而起到保护内皮细胞的作用。另有证据表明，NOX4的激活能够产生ROS从而诱导内皮细胞功能障碍，抑制NOX4可阻断钙调素依赖性蛋白激酶Ⅱ/ERK1/2/MLCK途径的激活，减少ROS产生，防止内皮细胞功能障碍，减轻脓毒症诱导的急性肺损伤；但这仅限于NOX4，对于其他亚型（如NOX1、NOX2等）的研究并未得到类似的结论。除此之外，脂肪源性间充质干细胞也能够减少组蛋白诱导的内皮细胞凋亡。脂肪源性间充质干细胞通过外泌体的旁分泌方式促进miR126的表达，激活PI3K/Akt途径，使Akt磷酸化，改善了组蛋白介导的小鼠肺损伤。在LPS诱导的肺内皮细胞中，染料木素‑3'‑磺酸钠能够通过调节骨髓分化因子88/NF‑κB/Bcl‑2信号通路抑制内皮细胞的凋亡，阻断脓毒症相关的肺血管屏障破坏，减轻急性肺损伤。通过对脐静脉内皮细胞进行全基因组CRISPR/Cas9敲除筛选发现，CRISPR介导的NOD样受体家族成员X1（nod‑like receptor X1, NLRX1）敲除能够使细胞对TNF‑α攻击产生防御作用，并且在TNF‑α刺激后，NLRX1可与线粒体共定位，说明NLRX1可通过抑制脓毒症时TNF‑α诱导的血管内皮细胞凋亡成为保护血管内皮屏障的一个潜在靶点。另外，细胞间黏附分子‑1也可作为维持脓毒症血管通透性的治疗靶点，Ang‑2和血管内皮生长因子的共同抗体可有效减少细胞间黏附分子‑1的表达，减少炎症细胞组织渗透及细胞因子产生，维持毛细血管通透性，改善小鼠器官损伤和存活率。成纤维细胞生长因子也能够抑制脓毒症小鼠的内皮损伤和巨噬细胞炎性反应，减轻肺毛细血管渗漏，从而减轻肺损伤。而上述结果只是在基础研究水平上得到了证实，这些机制在脓毒症患者中是否同样能够发挥作用值得更进一步的探究。

3 总结与展望     

在脓毒症中，内皮细胞的损伤、死亡及其表面糖萼的降解，以及PC与内皮细胞相互作用的破坏等，均可引起血管内皮屏障结构和功能障碍，使毛细血管通透性增加，导致组织水肿和氧合功能障碍，以及微循环灌注不足，造成严重的器官损伤。目前对于脓毒症毛细血管高通透性尚无有效的特异性治疗方法，仍然是通过液体复苏及血管加压素等手段来改善微循环、组织氧合和器官功能，但患者之间的疗效差异很大，并且对于维持或保护血管通透性收效甚微。近年来的研究表明，保护内皮细胞免受死亡、维持其结构功能可作为治疗脓毒症重要的靶点，但仍需要更详细的研究来进一步确定其作用机制，以探索治疗脓毒症毛细血管高通透性的新方法。总而言之，虽然现在越来越多的研究关注于靶向激活各种内皮通路在脓毒症毛细血管高通透性诊断和治疗中的作用，但大多数研究仍局限于动物和细胞模型，要将这些研究数据转化为临床水平的实践应用仍需要更进一步的探索。