保护与重建内皮糖萼：脓毒症治疗新靶点

作者：刘骐源¹，李爱民²

1966年，Luft首次使用电子显微镜和特殊染色剂观察到血管内皮细胞合成的一种多糖包被，形成了血管最内层的一种厚约500nm的凝胶状结构，即内皮糖萼层。内皮糖萼由蛋白聚糖（PGs）、糖胺聚糖（GAGs）及血浆蛋白组成。PGs包括多配体蛋白聚糖和磷脂酰肌醇蛋白聚糖，它们构成了内皮糖萼的骨架。GAGs包括硫酸肝素（HS）、硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角蛋白和透明质酸（HA），超过50%的GAGs由HS组成，HA通过与内皮细胞膜上的CD44受体结合而嵌入内皮糖萼中。白蛋白和其他许多血浆蛋白通过静电相互作用嵌入到内皮糖萼中。

作为血管壁的保护屏障，内皮糖萼在调节血管通透性和紧张度、减轻炎症反应、维持凝血稳态和抗氧化应激等方面发挥重要作用：

（1）调节血管通透性：内皮糖萼通过影响机械屏障和电荷屏障来调节血管通透性。研究表明，内皮糖萼层能够阻止分子量大于70 kDa的物质渗漏出血管外，其表面的硫酸盐和GAGs（尤其是HS）带有负电荷，能够排斥带负电荷的分子。

（2）调节血管紧张度：内皮糖萼层能感知血液流动，将剪切力传递给内皮细胞内蛋白结构域，增强内皮细胞一氧化氮合酶的活性，触发一氧化氮（NO）的释放，启动NO介导的血管扩张过程，调节血管紧张度和氧气的分布。

（3）减轻炎症反应：HS在炎症反应期间以多种方式调节白细胞趋化，包括调节中性粒细胞滚动，调节炎症相关趋化因子浓度以及影响趋化因子从炎症部位到血管腔的运。用HS治疗的糖尿病大鼠白细胞介素（IL）-1β、IL-18、肿瘤坏死因子α（TNF-α）和核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3（NLRP3）的表达降低。另外，内皮糖萼抑制细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）的释放，抑制白细胞-内皮细胞黏附过程，减轻炎症反应。

（4）维持凝血稳态：内皮糖萼通过抑制凝血和白细胞黏附来保护血管，抗凝介质与GAGs结合参与调节抗凝。包括抗凝血酶Ⅲ通过与HS结合抑制凝血酶和凝血因子Ⅸ和Ⅹ；组织因子途径通过与HS结合抑制凝血因子Ⅶa和Ⅹa；硫酸皮肤素活化肝素辅助因子Ⅱ；血栓调节蛋白是一种内源性抗凝血剂，与凝血酶相互作用激活蛋白C抗凝途径。

（5）抗氧化应激：健康的内皮糖萼可以保持氧化还原动态平衡。蛋白聚糖通过携带各种分解活性氧和活性氮的酶在清除氧自由基方面发挥作用。例如，超氧化物歧化酶与蛋白聚糖结合，保护内皮糖萼免受氧化应激引起的损伤，当内皮糖萼层受损或脱落时，超氧化物歧化酶随之丢失，增加了氧自由基的损害风险。

临床有两种常用于评估内皮糖萼损伤的方法。一种是通过检测血液循环和尿液中的内皮糖萼损伤生物标志物浓度来评估其损害程度，如HA、GAGs、syndecan-1，黏附分子如ICAM-1、VCAM-1等。最可靠和广泛使用的是syndecan-1，其循环水平与脓毒症患者的严重程度评分（如序贯器官衰竭评分即SOFA评分）和不良结局有关。二是内皮糖萼的可视化。入射暗场（IDF）成像、侧流暗场（SDF）成像及其前身正交偏振光谱（OPS）成像技术因便于接近病灶而成为监测内皮糖萼的主要手段，通过人体舌下微循环显微镜检查实时评估内皮糖萼。灌注边界区域（PBR）指血管边缘红细胞能穿透的区域，研究表明，PBR与内皮糖萼厚度呈反比，常被用作评估内皮糖萼损伤的重要指标。

通常只在一个时间点测量内皮糖萼的一个组成部分，这种成分可能有其他来源。例如，syndecan-1不仅存在于内皮细胞表面，也存在于上皮细胞和白细胞上。因此，循环中生物标志物浓度的增加可能反映细胞数量的增加，而不是内皮糖萼的脱落。单一的生物标志物并不具备特异性，无法作为脓毒症患者诊断或预后评估的“金标准”。理想化情况是可视化内皮糖萼在体内的脱落，而不是生物标志物浓度，但内皮糖萼是极其脆弱和容易破坏的结构，可视化内皮糖萼来确定其组成和厚度具有挑战性。

尽管目前全球指南并没有针对保护内皮糖萼的具体方法，一些建议认为对维持内皮糖萼完整性“友好”。保护与重建内皮糖萼有助于减轻炎症、组织水肿、白细胞-血小板黏附、血栓形成和组织缺氧，有可能改善脓毒症患者的临床结局。脓毒症治疗中保护内皮糖萼务实的管理策略包括：选择合适的液体复苏策略，激活Ang-1/Tie-2通路，血浆置换，抑制凝血，补充内皮糖萼成分修复重建损伤内皮糖萼，以及使用糖皮质激素等

1. 保护内皮糖萼的液体复苏策略 

液体复苏在内皮糖萼的保护和损伤中起至关重要的作用。液体的剂量、成分和给药时机可能影响内皮糖萼稳定性。近期研究表明，与自由液体治疗相比，“限制性”或“保守性”液体复苏策略是安全的，预后更好。过多的液体复苏导致血容量超负荷可能引发心房扩张和心钠肽（ANP）释放，ANP可能促进内皮糖萼脱落。然而，一项随机对照试验显示，限制性静脉输液并未表现出显著的优势，其效果仍不明确，建议避免容量过负荷，并定期评估病人对液体复苏的反应。快速补液可能激活MMPs等脱落酶的释放，进一步损伤内皮糖萼。有证据表明快速输液（即10 min内）与较慢的输液（20～60 min内）相比可能不会提供任何临床有益效果。

不同类型的液体对内皮糖萼的影响不同，大量生理盐水复苏可能导致高钠血症、高氯性代谢性酸中毒等并发症。研究发现，与平衡晶体液相比，生理盐水更容易导致失血性休克模型中的内皮糖萼降解。而富含白蛋白或血浆蛋白的胶体液可以降低内皮细胞通透性，在保护内皮糖萼和内皮屏障功能方面优于生理盐水和平衡晶体液。白蛋白是多种生物活性分子的载体，其中包括鞘氨醇-1-磷酸（S1P）。研究发现S1P对内皮糖萼具有保护作用，S1P不仅可以抑制MMPs活性，减少GAGs降解和脱落，还可以调动细胞内的内皮糖萼组分池来修复损伤的内皮糖萼。然而，临床试验的结果令人失望，当内皮糖萼严重损伤过时，白蛋白也可能进一步促使液体血管外渗漏。

临床研究显示早期应用新鲜冰冻血浆（FFP）有助于保护和重建内皮糖萼。FFP含有生理性氧化酶抑制剂和MMPs抑制剂，可抑制正在进行的内皮糖萼脱落。此外，FFP富含多种生物活性蛋白质、S1P以及Ang-1，通过促进内皮糖萼成分的生成来重建内皮糖萼。血浆还能通过动员细胞池形成的syndecan-1来恢复细胞表面的syndecan-1，促进内皮糖萼的重建。

2. 抑制Ang-2或激活Ang-1/Tie-2轴对内皮糖萼的保护作用

血管生成素/酪氨酸激酶受体Tie2信号系统在血管稳态中起关键作用，调节血管通透性、中性粒细胞的黏附和迁移、NO的产生和抑制血管内血栓形成。正常情况下，Ang-1的血清浓度高于Ang-2，使Ang-1优先与Tie-2受体结合，抑制核因子κB（NF-κB）的活化，降低ICAM-1和VCAM-1等炎症介质的表达，保护内皮糖萼的结构和维持血管的稳态。相反，炎症刺激会导致Ang-2的释放增加，破坏内皮糖萼，促进炎症反应的发生和血栓形成。因此，抑制Ang-2或者激活Ang-1/Tie-2途径加速内皮糖萼的恢复，成为治疗脓毒症的一个重要靶点。在脓毒症小鼠模型中，使用抗Ang-2抗体ABTAA（ANG2结合和Tie2激活抗体），通过减少炎症风暴、内皮糖萼脱落和血管渗漏，从而降低病死率对Ang/Tie-2信号轴的深入研究有助于脓毒症患者的诊断和严重程度分层，有望为其治疗带来新的突破。然而，脓毒症中多种信号通路如NF-κB和血管内皮细胞生长因子与血管内皮细胞生长因子受体2构成的信号通路等共同调节内皮细胞活化过程，仅抑制单一途径的药物可能无法完全达到预期的治疗效果，多途径的协同抑制可能是未来的研究方向。

3. 早期治疗性血浆置换（TPE）

TPE清除了过多的有害分子，如Ang-2、肝素酶-1、IL-6等，同时补充了缺乏但具有保护作用的因子，如Ang-1、肝素酶-2、蛋白C、抗凝血酶、组织因子途径抑制物等，抑制炎症和凝血的进展，减少血管的渗漏，从而保护内皮糖萼。一项前瞻性研究证明早期TPE在严重感染性休克患者中的安全性和可行性。

4. 抗凝药物 

抗凝剂是合理管理脓毒症诱导凝血障碍的方法，对于保护内皮糖萼至关重要。血栓形成不仅可以直接损害内皮糖萼，还可能引起血管炎症反应，加重内皮糖萼损伤。肝素用于阻断乙酰肝素酶诱导的内皮糖萼降解。脓毒症小鼠模型中，腹膜内LPS给药后3h内给予肝素可以减少中性粒细胞的黏附和炎症反应，抑制内皮糖萼的降解，减轻内毒素诱导的急性肺损伤。抗凝血酶通过抑制激活的凝血因子减少血栓的形成和炎症反应的发生。Iba等观察到对LPS处理的脓毒症模型大鼠给予重组抗凝血酶后syndecan-1和HA的减少，这有助于保护内皮糖萼，从而维持微循环功能。重组人血栓调节蛋白(RhTM)可以与凝血酶结合抑制凝血, 作为潜在的治疗药物, 已被证明能够通过保护内皮糖萼及促进其生物合成来预防LPS诱导的肺损伤。另外, Kikuchi等研究发现RhTM可减少呼吸机诱导的急性肺损伤中内皮糖萼的降解, 显示出在脓毒症治疗中的重要潜力。

5. 补充内皮糖萼成分 

外源性给予糖萼成分，如HA、GAGs、syndecan-1等成分，理论上可以恢复糖萼结构，尽管这些作用尚未在动物模型或临床中得到证实。舒洛地特（SDX）是一种高纯度的GAGs混合物，主要成分包括80%的硫酸乙酰肝素和20%的硫酸皮肤素，可补充内皮糖萼的成分、加速糖萼合成。体外研究显示，SDX可以有效抑制Syndecan-1的脱落，减少由肝素酶Ⅲ引起的小鼠微血管内皮细胞的高通透性。SDX还能抑制MMPs和IL-6的释放，抑制炎症反应，调节凝血与纤溶系统的平衡，降低血栓形成的风险。SDX还通过抑制核因子κB/ZO-1信号通路，保护内皮糖萼的再生。因此，SDX认为是一种有潜力的治疗药物，通过多种途径调节炎症和凝血反应，重建内皮糖萼，改善脓毒症患者的预后。

6. 糖皮质激素抗炎治疗

内皮糖萼在脓毒症的病理生理、血管渗漏与器官功能障碍过程中起着关键作用。在过去的几年中，血管内皮研究领域持续活跃，内皮糖萼已从病理生理的边缘聚焦到成为脓毒症的关注中心。保护和重建内皮糖萼完整性有望成为脓毒症治疗新靶点，但目前临床针对内皮糖萼保护和重建的治疗仍处于探索阶段，其安全性和可行性尚未完全确认，许多问题仍然存在，例如，哪些药物或药物组合对哪些患者有效，单一药物不太可能成为治疗所有内皮功能障碍的灵丹妙药。尽管进行了大量基础和临床前研究，内皮糖萼保护和重建在脓毒症中的临床应用值得进一步深入研究探索。

参考文献略