腸源性內毒素血症及其治療進展

杜秉權 天津公安醫院 300222

重症急腹症可導致全身炎症反應綜合征（systemic inflammatory reaction syndrome,SIRS）甚至多器官功能不全綜合征（multiple organ dysfunction syndrome,MODS）的發生，而SIRS及MODS的形成多與體內大量內毒素的生成有關。故對內毒素血症的定義、發生、發展、治療及預後的評估在疾病治療中處於很重要的地位，必須加以重視。
一．內毒素血症
迴圈血中出現可檢出的內毒素，稱之為內毒素血症。其中不伴有革蘭氏陰性細菌(gram-negative bacteria, G-細菌)感染者，稱為腸源性內毒素血症（intestinal endotoxemia, IETM）。
在正常人的遠端小腸和結腸有大量細菌和內毒素，厭氧菌為1010， G+ 和G-需氧菌以及兼性厭氧菌分別為105～108。而內毒素恰恰存在於G-細菌菌體的細胞壁內，在細菌死後細胞壁崩解時釋出，活菌亦可以發皰形式將內毒素釋出。其化學成分為脂多糖（lipopolysaccharide,LPS），由三層組成，其內層為類脂A，介導多數生物效應，幾乎所有腸道細菌的類脂A結構都是相同的。
二．腸屏障與內毒素移位
在正常人腸道內的細菌和內毒素是如何發揮其損傷作用的呢？1979年Berg首先提出“細菌移位”（bacterial translocation）的概念，並定義為“腸道內活的細菌通過腸粘膜侵入腸道以外的部位，如腸系膜淋巴結、肝、脾、血液以至全身的感染過程”[1]。1990年Alexander將其內容擴展為“微生物移位”（microbial translocation），即“腸道內活的或死的細菌及其產物，包括內毒素，通過解剖學完整的腸粘膜屏障侵入腸道以外部位的過程” [2]。
由正常腸道微生物區系的平衡作用、機械屏障、免疫防禦以及腸肝軸這四種基本因素構成腸屏障[3]，是機體防禦腸道細菌及內毒素等移位的關鍵機構。（1）腸道生物屏障：Waaij首先提出“定植抗性”的概念，描述正常腸道菌群的保護作用[4]。現知專性厭氧菌是定植抗性的主要成分，厭氧菌數目超過腸道G-和需氧G+細菌1000～10000倍，並與腸道上皮緊密聯繫，形成一道物理屏障，限制潛在致病菌與粘膜的直接接觸，使用廣譜抗生素可使厭氧菌屏障喪失，使潛在致病菌容易與腸上皮接觸。正常腸道微生物區系通過細菌拮抗作用維持相互之間的穩定平衡，如接觸抑制、抗微生物因數以及競爭連接部位與營養。（2）腸道機械屏障包括腸道粘液層、腸蠕動和腸道上皮。小腸的正常蠕動可防止細菌在臨近腸粘膜部位的長時間滯留，減少細菌穿過粘膜層到達上皮的機會。（3）腸道免疫屏障指腸道相關淋巴樣組織（gut-associated lymphoid tissue, GALT）,調節對腸內可溶性和顆粒性抗原的局部免疫反應。抗原誘導的B淋巴細胞產生分泌型IgA，通過與細菌結合並阻止其與上皮細胞連接而防止細菌侵入粘膜。肝臟網狀內皮細胞能有效地清除血中內毒素，只有在肝臟網狀內皮系統功能嚴重損傷時才出現全身性內毒素血症。門脈中少量腸源性內毒素對維持網狀內皮系統吞噬活性有重要作用，以增強宿主對各種損傷的抵抗力；門脈中大量內毒素則增加肝臟對某些損傷的敏感性，肝功能障礙時則清除內毒素的能力受損，對內毒素的全身抵抗力降低。故肝臟網狀內皮系統的正常功能是腸屏障的必要成分。（4）腸肝軸（即化學屏障）：排泄到腸內的抗內毒素的物質膽汁酸鹽(膽鹽)能與腸腔內的內毒素結合，形成難以吸收的去垢劑樣複合物，而阻止內毒素從腸道吸收。腸屏障的完整是阻止細菌和內毒素移位的重要因素，但是應當瞭解，一定量的細菌移位是一種生理過程，對腸道和全身免疫力的形成與維持是重要的。
腸道內細菌移位的第一步是移位的細菌粘附到上皮細胞表面或腸粘膜表面潰瘍部位；其次，細菌通過粘膜屏障並以活菌進入粘膜固有層；第三，移位的細菌及其產物如內毒素侵入淋巴管或血流，彌漫全身。細菌易位途徑主要有兩條,低劑量時細菌易位以腸系膜淋巴結途徑為主,高劑量時以門靜脈途徑為主[5]。
三．內毒素本身生物活性及介導的炎性反應
內毒素本身的生物活性是：1. 發熱反應：內毒素直接作用於下丘腦體溫調節中樞，或作用於粒細胞或單核細胞使之釋放內源性致熱原引起發熱；2. 啟動血管活性物質，如緩激肽、組織胺、5-羥色胺等，導致血管舒縮功能紊亂，引起低血壓和休克；3. 作用于單核巨噬細胞系統，使之釋放大量細胞因數及其它炎症介質，導致肝臟與其他器官損傷；4. 損傷血管內皮，“封閉”單核巨噬細胞系統，抑制肝臟抗凝血酶III的合成，誘發彌漫性血管內凝血；5. 啟動補體替代途徑；6. 引起局部過敏反應；7. 導致糖代謝紊。
系統研究表明，急腹症發病過程中，常見腸道細菌的內毒素移位，導致血中內毒素水平升高，使炎症細胞活化的細胞因數生成，甚至爆發“細胞因數/炎症介質風暴”，加以宿主防禦作用及至防禦衰竭。內毒素血症期界定如下：1）.具有相關疾病背景，如急腹症、大面積燒傷、大手術打擊2）.全身性炎症反應尚未達到SIRS程度3）.迴圈內毒素水平增高。其中12為必備條件，內毒素血症期存在一定程度的全身性炎症反應，屬SIRS的前期狀態，氧自由基，，NO以及內毒素是急腹症內毒素血症的部分炎性介質，應防止內毒素血症期向SIRS及MODS的發展[6]。
細菌、內毒素移位後的生物作用及其產生的細胞因數及其它炎症介質：腸道是膿毒症和多器官功能不全綜合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)的原動力[7]，當前述腸屏障功能障礙時可發生細菌及內毒素移位元。嚴重創傷、燒傷、危重患者、多器官衰竭(multiple organ failure, MOF)患者、威脅生命的菌血症、腸道細菌感染患者，常出現細菌移位，但無明確的感染灶。細菌移居量與損傷輕重有關。迴圈內毒素可正反饋的促進腸道內毒素移位[8]。一旦腸屏障衰竭，肝清除腸源性細菌和內毒素的能力就成為全身膿毒症和遠處器官損傷是否發生的決定因素。移位的細菌和內毒素直接損害肝臟或加重已有的損傷，腸源性內毒素血症在肝纖維化發生發展中起重要作用（4），內毒素得以最終進入全身迴圈。體內的內毒素啟動Kupffer細胞與其他吞噬細胞，釋放細胞因數及其它炎症介質，導致遠處器官損傷。就多器官功能衰竭和腸源性敗血症狀態的發生而言，腸道內毒素移位比細菌移位更具有臨床意義。已經有實驗證實，腸源性內毒素移位後，檢測各臟器單位組織重量中內毒素含量，由高至低為腎、肺、肝、胰、腸系膜淋巴結、心臟，說明腹膜炎時易發生腎衰、呼衰與其單位組織中內毒素含量有關[9]。
炎性介質中：生物喋呤參與了內毒素休克所致多臟器損害發病過程,早期拮抗內毒素可抑制組織生物喋呤的合成與釋放[10]。可以觀測到的IAI時血漿內毒素和TNF水平、IL-6在實驗後開始升高,IL-1無顯著變化[11]。IL-8升高在中性粒細胞的粘附、滲出及遊走中起重要作用。IL-18與內毒素血症引起的肝損傷有關，但可以降低TNF-a水平[12]。IL-10對大鼠腹腔感染和早期膿毒症時的炎症有一定的抑制作用,提示它可能是有效的抗炎性物質之一[13]。
四．內毒素血症的現代醫學治療
1． 選擇性腸道脫污染
選擇性腸道脫污染（selective decontamination of the digestive tract, SDD）是基於定植抗性原理設計的一種局部使用胃腸道不吸收的抗生素的給藥方法，選擇性抑制口咽及上消化道潛在致病微生物，而使厭氧菌群不受損傷。經過10餘年的應用，目前對SDD治療的觀點不一： 有的認為 SDD能降低致病菌定植和呼吸道感染，但對死亡率、醫療費用、住ICU時間以及使用呼吸機時間等有益影響尚不肯定，甚至認為SDD不能生存率。但目前也有報導認為：SDD通過減輕腸道菌群紊亂狀態,減少細菌移位元,有利於預防ANP繼發感染[14]。
2． 特異性抗內毒素製劑
新的抗內毒素治療包括中斷內毒素合成，結合或中和其活性，防止其與宿主效應細胞相互作用，干擾內毒素介導的信號傳導通路等。治療製劑包括內毒素類似物、抗體、亞單位疫苗、多粘菌素結合柱、重組人蛋白、內毒素合成和細胞內信號傳導的小分子抑制劑。
(1) 抑制類脂A生物合成
噬菌體產生一小段核苷酸序列，起著反義RNA作用，阻斷合成LPS的細菌合成酶[10]。按此原理設計的抗G-細菌的藥物，其作用與青黴素相似。抑制脫乙酰化酶製劑之一的L-573655，競爭性地抑制80%～90%的LPS合成，4h內快速殺滅大腸桿菌(E. coli)。另一種同類製劑L-161240在E. coli攻擊後立即和6小時可保護小鼠免於致死性腹內E. coli感染。3-去氧-D-甘露-辛酮糖酯胞苷轉移酶（CMP-KDO合成酶，可啟動KDO摻入到LPS）抑制劑[15]，使類脂A前體聚積，最終殺滅細菌。以該抑制劑預處理可殺死血清中的95%以上的E. coli，增強補體介導的溶菌作用，增加抗菌藥物的敏感性10倍，並可降低抗菌藥的用量。目前臨床進行了人抗內毒素類脂A輕、重鏈可變區基因的克隆研究，抗體DNA在噬菌體中的重組獲得了成功,為下一步的篩選、表達打下了基礎[16]。Clone45為IgM類抗多粘菌素B(PMB)單克隆抗體。Clone 45具有類比類脂A的表面抗原結構,可作為類脂A的替身和LPS的受體拮抗劑,阻斷內毒素誘生炎症介質的致病環節,起到抗內毒素休克的作用[17]。
(2) 抗內毒素抗體和疫苗製劑
分離與各種G-致病菌有高度親和力的抗體，製成一種嵌合的IgG1單克隆抗體SDZ219-800，對人內毒素血症有治療作用[12]。可望進入擴大的Ⅲ期臨床。抗內毒素核心糖脂單克隆抗體（抗R595單克隆抗體） 具有防治腹腔感染伴MOD時代謝紊亂的代謝調理作用[18]。同樣，抗內毒素核心糖脂抗體(抗J5血清)能夠明顯改善腹腔感染伴MODS的代謝紊亂,對高分解代謝具有顯著的調理作用[19]。
主動免疫：脫毒LPS疫苗（針對LPS的核心糖脂），採用E. coli J5 galE變異株的脫乙酰化LPS與B型腦膜炎球菌的一種外膜蛋白結合。在實驗動物中顯示高度的免疫原性和良好的耐受性[20]。產生的多克隆抗體可結合到一些G-桿菌的LPS核心區，保護動物免於致死量內毒素攻擊和G-細菌的侵襲性感染。
（3）殺菌/通透性增加蛋白
殺菌/通透性增加蛋白（bactericidal/permeability-increasing protein ,BPI）是人的一種內源性蛋白，主要存在於嗜中性白細胞的初級顆粒中。其V形結構的分子氨基端與羧基端呈平面對稱，許多氨基酸形成一疏水性的囊，容納LPS的類脂A。BPI與內毒素呈高度親和性地結合。並有效地清除迴圈中的內毒素。重組BPI蛋白和23Kda的氨基端部分對內毒素攻擊的健康志願者和G-細菌攻擊的動物均有效。BPI能增加G-細菌外膜的通透性而具抗菌性質[21]。但重組BPI血清t1/2短(2～4min)，需要大劑量連續靜脈注射給藥。目前國內亦有報導BPI對腹腔感染膿毒症大鼠有明顯的治療作用,其機制與其拮抗內毒素活性有關[21]。
BPI模擬肽對LPS所致小鼠死亡有明顯的保護作用及預防作用,並有一定的量效關係及時效關係。所以，BPI模擬肽,不僅保留了BPI特異性和LPS的特性,而且對LPS攻擊小鼠具有更強的保護作用[22]。
(4) 重建高密度脂蛋白
高密度脂蛋白（high density lipoprotein, HDL）有結合細菌內毒素的高度親和力，HDL-LPS複合物相當穩定。通過LPS結合蛋白或可溶性CD14的短程穿梭輸運到HDL。一旦LPS吸附到HDL微粒上就可以通過肝廓清機制被有效地從迴圈中清除，故HDL可作為內源性LPS清除系統。以血液供體重建的HDL作Ⅰ期臨床實驗，注射重組HDL能有效地阻斷LPS促炎症細胞因數合成與限制其血液學毒性[23]。
多粘菌素B結合柱（PMX-F）：多粘菌素B（polymyxin B， PMX）能中和內毒素，將PMX固定於不溶性纖維上形成PMX-F，用作直接血液灌注（direct haemoperfusion, DHP）的主要成分，既能防止PMX（有中性神經系統及腎毒性）進入全身迴圈又能結合內毒素。動物實驗及Ⅱ期臨床研究均有較好效果[24]。
(5) LPS拮抗劑
E-5531是根據莢膜紅細菌（一種無毒的細菌）的類脂A結構而合成的一種內毒素拮抗劑，可抑制其他G-細菌誘導的細胞因數產生。E-5531在細胞表面受體水平上拮抗LPS的活性，其與細胞表面的親和力大於大腸桿菌的類脂A，該抑制作用是類脂A特異性的誘導細胞啟動。E-5531在體內、體外能有效而特異地拮抗LPS誘導的固定的和迴圈中的細胞釋放介質[25]。E-5531與殺菌型的抗菌素合用可抵消後者所致細胞壁裂解後釋出的內毒素，用於治療G-細菌引起的膿毒症有效。
(6) 抗CD14抗體
CD14在單核巨噬細胞信號傳導中有極為重要的作用。由於作為LPS在細胞膜上的結合位點的抗原決定基與可溶性CD14 是同一物質，故研製一種單克隆抗體阻斷LPS結合到CD14並傳遞免疫效應細胞活化的信號[26]。抗CD14抗體用於膿毒性休克的治療正在進行臨床前評價。
(7) LPS信號轉導抑制劑
酪氨酸激酶和絲裂原啟動蛋白激酶與LPS細胞信號轉導有關。抑制酪氨酸激酶可保護G-細菌性膿毒症時的腹膜炎犬[27]。
TYR，一種酪氨酸激酶抑制劑，通過抑制巨噬細胞仲介的炎性產物來治療LPS和G—細胞引起的內毒素性休克[28]。
（8）LF-33，一種乳鐵傳遞蛋白起源的縮氨酸，可以中和體內的存在的內毒素，降低LPS濃度，是一種有發展前景的藥物[29]。
（9）抗內毒素單鏈抗體
構建抗內毒素(LPS)單鏈抗體基因,並嘗試其在E,coli中的表達。目前已經成功地構建了鼠抗LPS ScFv基因,並在E.coliJM109中表達了GST-ScFv融合蛋白[30]。
3．其他
（1）膽鹽（膽汁酸鹽）（bile salt）,能直接結合內毒素，阻止其吸收，抑制G-細菌生長。口服膽鹽能降低腸源性內毒素血症[31]。另外消膽胺、乳果糖、果膠、白陶土，山莨菪堿等也能降低腸源性內毒素血症[32]。
（2）牛磺酸（taurine）,是動物體內含量最豐富的氨基酸。牛磺酸對腸上皮細胞具有膜穩定作用，對內毒素血症小鼠具有保護作用，能抑制內毒素血症大鼠腸道內毒素移位的增加，拮抗內皮素促進的腸道內毒素移位[6]。
（3）甘氨酸，甘氨酸拮抗內毒素的機制可能是通過其帶正電荷的NH+3與內毒素脂質A上的PO-4結合,干擾了內毒素的正常結構,從而達到拮抗內毒素生物活性的效果。目前有報導甘氨酸 與PMB聯合應用，其機理為 (1)內毒素脂質A上磷酸基團及相連的氨基葡萄糖雙糖結構在甘氨酸、PMB作用下發生了變化,從而失去了對鱟試劑中C因數的啟動作用,並且甘氨酸、PMB聯合應用比單獨使用效果要好;(2)提示甘氨酸和BMP可能是分別作用在內毒素分子的不同結構部位。
（4）Y-39041，可以通過同時抑制TNF-a和刺激IL-10產物增加來治療內毒素血症[33]。
（5）次黃（嘌呤核）苷，可以通過抑制轉錄後細胞炎性產生的機制來拮抗內毒素血症，由於它的低毒性可以廣泛應用於炎性/缺血性疾病導致的內毒素血症[34]。
（6）穿心蓮：穿心蓮在體外可通過直接破壞內毒素結構和抑制其所介導釋放的大量炎性細胞因數活性起到拮抗內毒素的作用[35]。
（7）四倍體菘藍毛狀根：發根農桿菌誘導四倍體植物產生的毛狀根有可能成為傳統中藥材的一種代用品[36]。
（8）厭氧靈、錦紅片、黃芩甙、絞股藍總皂苷、黃連解毒湯、熱毒清、青蒿提取物、解毒固本沖劑等亦分別通過提高機體免疫力，逆轉內毒素休克表現，改變血流動力學，減少內毒素血症的炎性產物，對內毒素的直接中和來發揮治療內毒素血症的作用[37]。
綜上所述，現代醫學抗內毒素製劑目前多數仍處於實驗研究階段，投入臨床應用特別是國人能承受者尚有一定距離。由於腸道不斷地產生大量內毒素，抗G-細菌抗生素引起細菌釋放的內毒素，大量內毒素對機體的影響是複雜的，因此抗內毒素製劑臨床療效的可靠性和持久性有待進一步證實。
五．祖國傳統醫學對內毒素血症的治療：
大承氣湯有直接滅活內毒素、抗腸道G-桿菌，防止腸道內毒素及細菌移位，促進腸道內毒素排出體外，增強血漿及膽汁滅活內毒素的能力，減輕腸、肝、肺、腎等的病理改變，降低細胞因數、內皮素-1水平及脂質過氧化作用等，從而保護腸屏障，減輕全身炎症反應，促進機體恢復。上述作用的一個突出特點是通裏攻下、蕩滌腸胃、使腸道細菌和內毒素等排出體外，減少內毒素吸收，降低迴圈內毒素誘發腸道內毒素等移位及由此而引起的繼發反應，影響了MOF的原動力，這些是通裏攻下法的最大優勢及其獲效的關鍵環節，為其他諸法所不及。其他方法還包括瀉熱湯，瘀通腑合劑，熱解毒、活血化瘀中藥複方，神農33號注射液，熱毒清注射液，丹參注射液，中藥大黃、烏梅煎液灌腸等。
綜上所述，以大承氣湯及其製劑為代表的通裏攻下法有保護腸屏障，促進內毒素及細菌等從大便中排出體外，防止腸道內毒素及細菌移位，減輕內毒素、細胞因數及其它炎症介質與胃腸肽類激素(如ET-1)所致損傷，對體內、體外實驗以及多種病理模型與患者均有有效防治作用，是防治腸源性內毒素血症使用頻率最高的治法和方劑，或加用清熱解毒或活血化瘀中藥。從腸源性內毒素血症的發病機制與實驗及臨床研究結果來看，通裏攻下法是首選治法[40]，這也符合西藥發揮殺菌作用與中藥清熱活血,消除細菌內毒素作用“菌毒並治[39]”的中西醫結合理論，有廣闊的發展的前景。


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