中药单体调控髓源抑制细胞功能在脓毒症中的研究进展

脓毒症是机体对感染反应失调导致的危及生命的器官功能障碍，是ICU患者死亡的主要原因。据统计，全球每年严重脓毒症的病例超过1 900万，因脓毒症死亡的病例高达530万。免疫炎症反应失调是脓毒症主要的发病机制，脓毒症早期表现为过度的全身性炎症反应，随着脓毒症病情的进展，免疫细胞数量减少、功能下降，抗炎细胞因子分泌增多，表现为免疫抑制或免疫麻痹，造成脓毒症晚期死亡和继发院内感染。

髓源抑制细胞（myeloid‑derived suppressor cell, MDSC）是一类具有免疫抑制功能的未成熟髓系细胞（immature myeloid cell, IMC）群体，其在脓毒症中大量产生和积累，可通过多种机制阻碍免疫功能。MDSC在脓毒症早期可抑制过度的炎症反应，发挥一定器官保护作用，但长期的免疫抑制作用是有害的。研究发现，高比例的MDSC与晚期脓毒症危重患者的继发感染有关。近年来研究发现，中药单体可通过调节MDSC的比例和功能在脓毒症中发挥一定的保护作用。本文主要综述MDSC的基本特征、扩增和活化、在脓毒症中的作用及几个中药单体通过调节MDSC在脓毒症中发挥保护作用，从而为中药在脓毒症防治和治疗中的应用提供新的思路。

1MDSC在脓毒症中的作用

1.1MDSC的基本特征

MDSC是一群在脓毒症等病理情况下由IMC分化而来的具有免疫抑制功能的异质性细胞群体。健康个体中很少存在MDSC，造血祖细胞通过髓系祖细胞分化为IMC，IMC很快分化为成熟的中性粒细胞、巨噬细胞或树突状细胞，在机体中发挥免疫保护作用；但在脓毒症等急性和慢性炎症状态下，IMC的正常分化受损，向具有免疫抑制作用的MDSC分化，造成MDSC的大量产生和扩增。

MDSC在荷瘤小鼠中被发现，后来发现其也存在于人体内。在小鼠中，MDSC共表达CD11b（α‑M整联蛋白）和髓源分化抗原Gr‑1（包含Ly6C和Ly6G两个亚基），根据细胞表面Ly6C和Ly6G的表达程度及核的形状又可分为CD11b+Ly6G-Ly6Chigh的单核细胞型MDSC（monocytic MDSC, M‑MDSC）和CD11b+Ly6G+Ly6Clow的粒细胞型MDSC（granulocytic MDSC, G‑MDSC/polymorphonuclear MDSC, PMN‑MDSC），他们在表型和形态学上分别与单核细胞和中性粒细胞相似。人类MDSC一般分为M‑MDSC、PMN‑MDSC和早期MDSC，其表型分别为CD11b+CD14+CD33+HLA‑DR-/low、CD11b+CD15+ HLA‑DRlowCD66b+和Lin-HLA‑DR-CD33+。免疫抑制活性是MDSC的关键特征。在符合表型的情况下，具有免疫抑制活性的细胞可确定为MDSC。

1.2MDSC在脓毒症中的扩增和活化

MDSC在脓毒症中大量增殖和累积，其增殖过程可分为两个阶段，即IMC的扩增过程和活化后分化为MDSC的过程。IMC的扩增主要由血管内皮生长因子、粒细胞‑巨噬细胞集落刺激因子、巨噬细胞集落刺激因子、干细胞因子、损伤相关分子模式［包括S100钙结合蛋白（S100 calcium‑binding protein, S100）A8/A9以及一些化学因子，如趋化因子（C‑X‑C基序）配体（C‑X‑C motif chemokine ligand, CXCL）1和CXCL2］等介导。MDSC在脓毒症中的病理性激活主要由脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）等病原/微生物相关分子模式、高迁移率族蛋白 B1（high mobility group protein 1，HMGB1）、干扰素γ、IL‑1β、IL‑4、IL‑6、IL‑7、IL‑10、IL‑13、TNF、CXCL3等细胞因子和α2巨球蛋白、血清淀粉样蛋白A等急性期蛋白诱导，在这种情况下，IMC分化为大量的MDSC，随后在脓毒症中发挥免疫抑制作用。

目前在脓毒症中已发现多种与MDSC扩增和免疫抑制作用产生相关的机制。Ohl等发现，在脓毒症中调控抗氧化应激的关键转录因子核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid‑2 related factor 2, Nrf2）可被活性氧（reactive oxygen species, ROS）激活，通过诱导MDSC的细胞周期活化和增强MDSC的代谢活性，促进MDSC扩增。Sander等发现，脓毒症中MDSC的动员和积聚与依赖髓样分化因子88（myeloid differentiation factor 88, MyD88）‑ NF‑κB的IL‑6的产生和肝细胞中糖蛋白130（glycoprotein 130, gp130）‑信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transc[x]ription 3, STAT3）信号通路的激活密切相关。gp130是IL‑6家族细胞因子共用的受体和信号转导因子，IL‑6先与IL‑6 Rα结合后可识别结合gp130，促进STAT3磷酸化，进而促进MDSC的动员及其在外周的积累。肝中的急性期蛋白包括血清淀粉样蛋白A和CXCL1，可促进MDSC的动员和积累，在脓毒症期间发挥炎症调节作用，且其作用在一定程度上依赖于gp130。Dai等发现，Gr‑1+CD11b+MDSC在脓毒症中的产生和扩增与转录因子CCAAT增强子结合蛋白β（CCAAT enhancer binding protein β, C/EBPβ）的表达增加有关。在脓毒症免疫反应期间，炎症因子（如IL‑6和IL‑10）、生长因子（如粒细胞集落刺激因子和粒细胞‑巨噬细胞集落刺激因子）以及细菌性内毒素可增加C/EBPβ的表达，C/EBPβ可协同STAT3增加髓源祖细胞中微RNA（micro RNA, miR）‑21和miR‑181b的转录，诱导髓源细胞分化相关转录因子核因子I‑A的表达增加，抑制细胞分化和成熟。这一过程可持续激活NF‑κB，进而促进MDSC在脓毒症小鼠骨髓和脾中的产生和扩增。Alkhateeb等发现，S100A9可作为转录辅助因子在脓毒症晚期促进MDSC的扩增，且与MDSC的抑制作用有关。在脓毒症晚期，S100A9在IL‑10诱导下从胞质转位到胞核，稳定p‑STAT3‑C/EBPβ蛋白复合体，促进其激活miR‑21和miR‑181b的转录，进而促进MDSC的扩增和免疫抑制作用。近年来还有研究发现，长链非编码RNA Hotairm1 在脓毒症中表达增加，Hotairm1可结合S100A9并将其从胞质转移到胞核，并且促进MDSC免疫抑制表型的产生。

总之，Nrf2、MyD88、gp130、C/EBPβ和S100A9等在脓毒症MDSC扩增、积聚及其免疫抑制表型的获得过程中发挥了重要作用，为MDSC治疗脓毒症提供了新的靶点。但关于脓毒症中MDSC扩增和活化的机制研究并不深入，对于Gr‑1+CD11b+MDSC向免疫抑制状态转化的具体机制还有待阐明。

1.3MDSC在脓毒症中的作用

Brudecki等发现，随着脓毒症的进展，小鼠骨髓中CD11b+Gr‑1+MDSC的比例不断增加，从第3 天（早期脓毒症）的40%增加到第12 天（晚期脓毒症）的88%；分选出第3 天和第12 天小鼠骨髓中的CD11b+Gr‑1+MDSC过继转移到刚做完盲肠结扎穿孔（cecal ligation and puncture, CLP）手术的小鼠中发现，早期脓毒症MDSC降低脓毒症小鼠早期的生存率，增加脓毒症早期的NO和促炎因子TNF‑α 和 IL‑6，降低脓毒症早期小鼠腹膜菌量和离体分化为巨噬细胞和树突细胞的能力，具有更少的未成熟CD31+骨髓祖细胞；晚期脓毒症MDSC的作用则与之相反。这揭示了MDSC在脓毒症免疫炎症发展过程中发挥重要作用。

Uhel等通过对脓毒症患者和健康人的外周血进行转录组学分析发现，在脓毒症中S100A12、S100A9和精氨酸酶‑1（arginase‑1, Arg1）等与MDSC免疫抑制功能相关的基因表达上调。比较有和没有脓毒症的患者外周血中MDSC的比例变化，发现M‑MDSC均发生了扩增，但脓毒症中G‑MDSC扩增更多，具有特异性。研究发现M‑MDSC和G‑MDSC均可独立抑制T细胞增殖，G‑MDSC可产生Arg1，其早期扩增与随后发生的院内感染有关。Mathias等发现，脓毒症/感染性休克，血液循环中的MDSC持续增加，抑制T细胞增殖、Th1/Th2细胞因子的产生和HLA基因的表达，上调Arg1的表达，且持续增加的MDSC与脓毒症的不良预后有关，增加院内感染，延长住院时间。以上结果提示，阻断MDSC扩增或抑制其功能对于脓毒症的治疗可能具有重要意义。

2中药单体可调控脓毒症MDSC

MDSC在脓毒症晚期的免疫抑制状态中发挥重要作用，因此通过调控MDSC的数量及比例抑制MDSC的增殖和免疫抑制作用对防治脓毒症可能具有重要意义。

越来越多的研究发现，中药可通过多种机制减轻脓毒症及其并发症：

① 抑制炎症反应，如抑制IL‑6、IL‑1β、TNF‑α等促炎因子的表达及分泌，抑制NF‑κB、Janus激酶/信号转导和转录激活因子3、Toll样受体等炎症相关通路的表达，减少HMGB1、环氧合酶‑2和诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase, iNOS）/一氧化氮的表达和产生，增加IL‑10等抗炎因子的表达及分泌；

② 调节免疫，如增加调节性T细胞的比例，调节巨噬细胞的分化等；

③ 抗氧化，如抑制ROS的产生和累积，减少中性粒细胞浸润，抑制Nrf2‑血红素氧合酶1等氧化应激相关通路的表达，增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶等抗氧化酶的活性；

④ 抗凋亡，如抑制B细胞淋巴瘤2相关X蛋白、活化形式的胱天蛋白酶3和9等促凋亡分子的表达，增加B细胞淋巴瘤2等抗凋亡分子的表达；

⑤ 抗焦亡，如抑制NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3炎症小体的表达；但其中关于MDSC的研究鲜少。近年来研究发现，一些中药单体可通过MDSC对脓毒症发挥一定的保护作用，并对其机制进行了初步探究。

2.1牛蒡子苷元

牛蒡子苷元是从传统中药牛蒡子中提取分离出来的具有生物活性的木脂素类化合物，具有抗炎、抗氧化等作用。Shi等发现，提前给予牛蒡子苷元（30 mg/kg，100 mg/kg，静脉注射）可减轻气管内给予LPS（5 mg/kg）诱导的大鼠肺损伤。Shi等发现，牛蒡子苷元（50 mg/kg，腹腔注射）可通过调控MDSC的比例减轻LPS（10 mg/kg，腹腔注射）诱导的小鼠脓毒症急性肺损伤和炎症状态。牛蒡子苷元可增加LPS诱导的脓毒症小鼠脾中和经LPS刺激的骨髓来源的MDSC中总MDSC的比例，其中PMN‑MDSC的比例增多，M‑MDSC的比例减少。干扰素调节因子‑8（interferon regulatory factor‑8, IRF‑8）可负向调控MDSC，牛蒡子苷元对MDSC的调控作用可能通过miR‑127‑5p靶向IRF‑8 mRNA的3'UTR以抑制IRF‑8在脾MDSC中的表达。另外，牛蒡子苷元（50 mg/kg，腹腔注射）可通过抑制MDSC向M1型巨噬细胞分化和上调小鼠脾中Arg1和iNOS的表达以增强MDSC的免疫抑制作用。

2.2甘草酸

甘草酸是从传统中药甘草根部提取的一种三萜类化合物，是甘草的主要活性成分，具有抗炎、抗微生物、抗氧化应激和免疫调节等药理作用。甘草酸目前在临床上应用广泛，可用于治疗脓毒症、病毒性肝炎、肿瘤、皮炎、荨麻疹等疾病。近年来，关于甘草酸在脓毒症中的研究越来越多。Gu等发现甘草酸（15 mg/kg，腹腔注射）可提高CLP所致脓毒症小鼠的生存率，减轻肺损伤，缓解脓毒症诱导的急性呼吸衰竭综合征。Seo等发现甘草酸（100 mg/kg，腹腔注射）可通过调控MDSC的比例对LPS（1 μg/只，腹腔注射）诱导的脓毒症小鼠的心脏和肺损伤发挥保护作用。给予小鼠甘草酸（100 mg/kg，腹腔注射）可增加脓毒症小鼠血液、肺和心脏中MDSC的比例，同时抑制血液和肺泡灌洗液中TNF‑α、IL‑6和IL‑1β等炎症因子的产生，其机制可能与其抑制Toll样受体4的表达有关。

2.3当药苷

当药苷又名獐牙菜苷，是从当药、龙胆等中药材中提取的一种具有生物活性的环烯醚萜类化合物，具有保肝、抗炎和抗氧化等作用。Ren等发现，在CLP所致脓毒症小鼠中，骨髓和脾中M‑MDSC和PMN‑MDSC的比例较对照组增加，PMN‑MDSC<