脓毒症心肌损伤机制及中医药诊疗现状

脓毒症是由感染引起的全身炎症反应综合症。其病原微生物包括细菌、真菌、病毒及寄生虫等。2016年发布的脓毒症3.0版本的最新诊断标准为由感染引起的器官功能障碍，其中器官功能障碍用SOFA评分≥2分来判断［1］。脓毒症的患病率为288/10万人/年，且呈逐年上升的趋势，全球每年大约有530万例患者死于脓毒症或重度脓毒症［2］。近几年来抗感染治疗和器官支持技术取得了一定进步，脓毒症的病死率仍高达20%～80%［3］。研究表明，器官功能损伤是脓毒症死亡的主要原因［4］，其中心肌损伤是导致脓毒症死亡的重要原因之一［5］。然而，脓毒症心肌损伤的机制比较复杂，与遗传、分子、代谢和血流动力学等多方面密切相关。

1脓毒症心肌损伤的表现

脓毒症引起心肌功能的抑制主要以心脏收缩和舒张功能损害，以心脏扩大、左室射血分数下降、对容量负荷收缩反应性的降低、收缩峰值压力/收缩末期容积比值下降为主要特征［6］。左右心室功能方面:外周血管阻力降低，导致左室后负荷降低。同时左室射血分数下降，左室舒张末期容积降低［7］。左室舒张功能障碍或左心室顺应性下降严重影响了心室的扩张以及对液体复苏后需要上升的每搏量，从而导致肺水肿的发生以及肺动脉高压［8］，右室后负荷因急性肺损伤导致肺血管阻力增加。心脏超声(UCG)被认为是评估脓毒症心肌抑制的金标准［9］。脓毒症患者，若超声示心脏功能下降和(或)室壁水肿，左室射血分数(LVEF)小于0.50，则称为脓毒症心肌抑制［10］。心肌抑制可分为轻度(0.4≤LVEF＜0.5)、中度(0.3≤LVEF＜0.4)、重度(LVEF＜0.3)不同程度。然而，LVEF反应的是左室后负荷以及左室收缩力之间的匹配关系，左室功能受抑可被降低的后负荷所掩盖，而表现为正常的左室功能［11］。

2脓毒症心肌损伤的标志

2.1血液标志物检测

临床中常用的标志物有肌酸肌酶(CK)、B型利钠肽(BNP)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌钙蛋白I(cTn-I)以及心脏型脂肪酸结合蛋白(H-FABP)等。CK-MB能较早期反映心肌的损伤，但其敏感性和特异度均较差。cTn-I是横纹肌上的结构蛋白，其相对分子质量较小，在心肌细胞质中呈游离状态［12］。cTn-I不能穿透完整心肌细胞膜，因此在健康人血内cTn-I几乎无法检测到。一旦心肌细胞受损时，cTn-I可在5～8h增高，12～24h可达顶峰，并能维持7～10d，具有足够的时间诊断窗。因此，cTn-I是目前诊断心肌损伤的高敏感和高特异性的生化标志物［13］。临床上联合应用CK-MB和cTn-I可以更好地评估心肌损伤程度。随着检验技术的进步及检测方式的提升，检测出比普通肌钙蛋白更为敏感的标志物—超敏肌钙蛋白［14］。研究报道，在急性心肌梗死中，3～6h即可显著升高［15］。然而在脓毒症引起的心肌损伤中，该标志物未见显著的效果。可能脓毒症心肌损伤与心肌梗死的机制不同［16］。研究发现，伴有心功能不全的脓毒症患者BNP/NT-BNP水平升高［17］。心室扩张可导致BNP释放入血，其他因素也导致BNP水平升高。脂多糖(Lps)、TNF-α和IL-1β刺激心室BNPmＲNA的表达，同时降解BNP的中性肽链内切酶活力下降，二者都导致BNP水平升高［18］。NT-proBNP是BNP激素原分裂后没有活性的N-末端片段，与BNP相比，半衰期更长，更稳定，其浓度可反映短暂时间内新合成的而不是贮存的BNP释放，因此更能反映BNP通路的激活。NT-proBNP在脓毒症患者血浆中水平升高，且与cTn-I成正相关，两者升高越明显病情越危重，可作为判断心肌是否受损的指标［19］。H-FABP与当前诊断心肌损伤的“金标准”肌钙蛋白有着更好的敏感性，在心肌损伤的1～3h内，血中H-FABP浓度就明显升高，6～8h即可达到峰值，24～30h后可回落至正常范围［20］。

2.2心肌结构的改变

Takasu等［21］通过对因脓毒症死亡的39例患者进行心脏和肾脏的快速取材，进行免疫组化及电镜观察发现，间质纤维化和心肌细胞肥大，局灶性心肌细胞线粒体膜损伤，线粒体嵴结构改变(空泡和塌陷)，然而很少出现细胞死亡，且自噬体在大多数样品中并不常见，表明自噬不是脓毒症心肌细胞修复或细胞死亡的主要机制。在另一项研究中，Smeding等［22］将小鼠进行盲肠结扎和穿刺以诱导败血症，48h后用电子显微镜评估线粒体完整性，结果电子显微镜检查发现广泛肿胀的线粒体破裂的外膜，自噬体和内部空间的空泡化。Celes等［23］通过共聚焦显微镜发现CLP诱导的小鼠脓毒症24h后心脏形态发生了改变，其表现为心肌细胞肿胀和弥散的局灶性心肌细胞崩解，伴随着肌动蛋白/肌球蛋白收缩结构的局部破坏。白静等［24］观察CLP诱导的脓毒血症大鼠心肌超微结构，发现在术6h开始出现局部肌原纤维排列疏松，术后12h闰盘间隙增宽，线粒体呈空泡化多见，术后24h肌原纤维排列紊乱，局灶性肌丝溶解、断裂、线粒体空泡化明显，大部分线粒体破裂，肌浆网扩张，闰盘间隙增宽。郑晓丽等［25］同样发现经CLP诱导的脓毒症大鼠可见心肌细胞肥大、水肿及炎性细胞浸润，心肌细胞结构松散、紊乱，心肌细胞排列紊乱。

3脓毒症心肌损伤的机制

3.1Toll样受体(TLＲs)

TLＲs是存在于固有免疫中的模式识别受体，并通过激活核因子(NF-κB)加剧对细菌感染的过度炎症反应。TLＲ相关基因(TLＲ2，3和4)被证实参与了最近研究中的败血症诱导的心脏功能障碍。其中TLＲ4是TLＲ家族中研究最多的成员。脓毒症时由于内毒素(LPS)的刺激，机体内TLＲ4在CD14和MD-2的协同参与作用下，将信号转导进入胞内，NF-κB被快速激活，激活的NF-κB快速移至胞核，同时启动多种炎性因子的转录，产生过量的炎性因子对组织和器官造成损害［26］。来自TLＲ4缺陷小鼠的研究证实了TLＲ4在介导嗜中性粒细胞迁移吞噬功能，减轻炎症，减少活性氧产生和增强细菌清除方面的重要作用［27］。另有研究表明敲除TLＲ3可抑制心肌细胞Fas/FasL介导的凋亡信号途径［28］。TLＲ2增加了心肌和血清心脏抑制因子的水平，削弱了中性粒细胞的迁移功能，从而加剧了心肌损伤［29］。以上研究表明，TLＲs在脓毒症心肌损伤中的作用并非如既往认知中“损伤/保护”的单一模式，而是多通路、多系统、多层次的相互作用。

3.2细胞因子

导致脓毒症心肌损伤的主要因子有肿瘤坏死因子(TNF-α)白细胞介素1β(IL-1β)和IL-6。TNF-α是脓毒症早期主要炎症因子，与心肌收缩和舒张障碍有关［30］。早期动物实验研究表明，小鼠单克隆抗TNF抗体的给药可以暂时改善感染性休克患者的心室功能［31］。IL-1β是由单核细胞、巨噬细胞和中性粒细胞受TNF-α刺激后产生，且二者有协同作用，抑制心肌收缩力。另有研究［32］在体外实验分离出大鼠心室肌细胞作为研究心肌收缩力的模型，体内实验抽取脑膜炎球菌脓毒症患儿的全血，证实IL-6通过p38丝裂原活化蛋白激酶途径产生的负性肌力作用，并提出了一种新的逆转心肌功能障碍的方法。

3.3线粒体功能障碍和氧化应激

肌细胞在脓毒症患者及动物模型中均表现出线粒体超微结构损伤［13-14］。在脓毒症期间发生的细胞色素C氧化酶的非竞争性抑制，阻断了氧化磷酸化的过程和抑制了ATP的产生［33］，进一步研究发现其主要影响线粒体电子传递链酶复合物活性，动物实验显示电子传递链中酶的活性下降［34］，细胞不能利用氧合产生ATP，产生大量活性氧从而抑制氧化磷酸化过程，导致脓毒症相关的心肌抑制。当线粒体功能障碍持续存在时，损伤的心肌细胞产生ＲOS，而ＲOS介导的氧化应激介导线粒体损伤，加速线粒体功能障碍［35］。在动物实验中已经证明，清除过氧化物可以阻止线粒体功能异常，改善心脏收缩功能。然而在人体上是否也能产生相同的作用需要进一步研究。

3.4钙调节紊乱

在正常状态下，细胞外钙离子通过L型通道进入心肌细胞，释放肌浆网内钙离子，与肌钙蛋白相结合，并通过ATP水解激活心肌收缩［36］。在脓毒症诱导的心肌损伤中，L型钙通道密度降低，由于蛋白的磷酸化紊乱，造成钙吸收障碍，肌丝钙敏感性和对ryanodine受体反应性降低［37］。此外，损伤相关的分子如HMGB-1通过TLＲ4-ＲOS信号途径增强肌浆网(Sarcoplasmicreticulum，SＲ)钙泄漏，然后钙瞬变和心肌细胞收缩性下降。因此，抑制TLＲ4或使用抗氧化剂可防止SＲ漏钙增加，从而减轻心肌功能障碍［38］。

3.5一氧化氮(NO)

NO由一氧化氮合成酶(NOS)产生，以组成型(NOS1，NOS3)和诱导型(NOS2)形式存在。在早期脓毒症心肌抑制中，NOS1和NOS3诱发了NO池，产生大量的NO［39］。大量NO可抑制呼吸链复合物，导致大量活性氧产生，持续抑制心肌［40］。研究表明NOS2可能介导晚期脓毒症中发生的心肌抑制。NO对心肌抑制的另一个副作用是NO代谢产生的过氧亚硝酸盐，研究显示其可能通过影响线粒体通透性转换孔的功能，从而导致线粒体功能障碍［41］。

4中医对脓毒症心肌损伤的认识

4.1病因病机

古代文献中没有直接与脓毒症心肌损伤相关病名的记载，但依其临床表现，当属中医学“心悸”“胸痹”“喘证”“水肿”等范畴，脓毒性休克和多脏器功能障碍则属于“厥证”、“脱证”。《黄帝内经》《伤寒论》《温病条辨》《温热论》等专著皆以研究感染性疾病为主。经过几千年的临床实践，中医药在防治脓毒症、器官损伤方面积累了丰富的经验。中医药防治脓毒症有其优势，当代医家在前人论述的基础上，对脓毒症心肌损伤的病因病机论治更加丰富。目前对脓毒症的病机认识主要有毒热内蕴、瘀血阻络、正气不足和腑气不通等观点。

4.1.1三证三法:王今达等［42］认为毒热、血瘀、急性虚证是脓毒症的基本病机，清热解毒、活血化瘀、扶正固本是其基本治法，提出了“三证三法”是治疗脓毒症的基本大法。研究［43］发现“三证三法”的辨证论治体系可以通过多途径、多方位作用于心肌，对脓毒症心肌抑制患者产生全面保护作用。针对全身炎症反应综合症和多器官功能障碍综合征可采用“菌毒并治”理论及细菌、内毒素、炎性介质并治［44］。李银平等［45］将“三证三法”与“菌毒并治”结合起来，提出了“四证四法”。从中医理论讲感染属于毒热证范畴，感染后炎症介质的释放能直接或间接损伤心肌细胞［46］，临床运用清热凉血解毒、活血化瘀、益气固本药物后可明显减轻心肌抑制，改善心功能。

4.1.2正虚毒损、络脉瘀滞:刘清泉教授结合六经、卫气营血对脓毒症进行辨证，提出脓毒症的中医病机为正虚毒损、络脉瘀滞，正气不足、毒邪内蕴、络脉瘀滞是脓毒症形成的关键。刘教授认为本病应归属于中医伤寒、温病的范畴，六经辨证、卫气营血辨证、脏腑辨证、八纲辨证对于本病都有非常重要的指导意义［47-48］。毒邪分内毒和外毒，内毒主要包括代谢废物、病理产物、生理物质，外毒主要有外感六淫毒邪，或外伤、烫火伤、中毒等，其中内毒是至虚的主要原因。外来之毒扰乱机体正常代谢及功能，入里化热，变生热毒，热毒煎熬血液，加之气虚无以行血，则血流瘀滞，凝滞心脉，心肌功能异常而见心脏射血分数下降和血流动力学的改变。正虚难以抗邪外出，而致毒热、瘀血和痰浊积于体内，毒邪进一步危害机体。络脉分布广泛，遍及周身，全身各脏器通过经络互相连续。络病具有易滞易瘀，易入难出、易积成形的特点。毒邪一旦进入身体，就可随络脉中气血的运行而进入全身各脏器，因此脓毒症可导致全身多脏器功能障碍，包括心肌抑制［49］。由于脓毒症正虚而邪盛，毒邪可由表浅之阳络迅速深入阴络，成为主要的病变位置。因此，解毒、排毒、通络应贯穿于脓毒症治疗始终，扶正解毒通络、分层扭转是脓毒症的主要治则。

4.2理法方药

4.2.1清热解毒法:脓毒症患者早期运用清热解毒药，祛邪透外，减轻炎症反应，可有效截断病情的发展，保护脏器的功能。冷建春等［50］将38例脓毒症患者随机分为治疗组(西医常规治疗加清瘟败毒饮)18例和对照组(西医常规治疗)20例，疗程7d，分别比较治疗前后中医症状积分、APACHEⅡ评分以及外周静脉血TNF-α、IL-1、IL-6和IL-10水平的变化。结果显示:治疗组比对照组TNF-α、IL-1、IL-6、IL-10水平及APACHEⅡ评分下降更明显(P＜0.05)。清瘟败毒饮可有效调节TNF-α、IL-6、IL-1和IL-10水平，抑制过度炎症反应，减轻心肌抑制，改善心功能。奚希相等［51］将50例脓毒症邪陷肺卫证患者按随机数字表法随机分为西医组与中西医组(西医常规加清瘟败毒饮)各25例，3d、7d观察APACHEⅡ评分、CＲP、WBC、中医证候评分、退热时间等各项目变化。结果显示:清瘟败毒饮可明显缩短退热时间，降低APACHEⅡ评分、CＲP、WBC、中医证候评分等，有效截断了卫气营血入里化热的转变，保护了心肺等其他脏器。

4.2.2化瘀通络法:脓毒症患者早期未能祛邪外透，毒热入络，炼液化痰，阻塞脉络，进一步加重炎症介质的释放，抑制心肌功能。临床研究中运用王今达教授研制的血必净注射液可有效减轻炎症反应，减轻脏器损害。茅尧生等［52］将49例脓毒性休克患者分为血必净组(25例)和对照组(24例)，记录治疗前和治疗后血流动力学指标检测和氧代谢。血必净组在治疗后各时间点HＲ、MAP、CVP、MPAP、PVＲ、CO、SVＲ和Lac均较治疗期和对照组显著变化(P＜0.05)。研究表明:血必净注射液能迅速逆转脓毒性休克的血流动力学异常，明显改善外周血管功能，降低肺血管阻力，改善心功能。曾凡杰等［53］将54例伴有心肌损伤的脓毒症休克患者分为对照组(27例)和观察组(27例)。对照组在西医常规治疗上并予以乌司他丁(20万U，2次/d，连续7d)抗炎治疗;观察组在对照组治疗基础上加用血必净注射液(50mL，2次/d，连续7d)。2组治疗7d后cTn-I、BNP及CK-MB、LDH，炎症指标TNF-α、IL-6水平均有所下降(P＜0.01)，但与对照组比较，观察组加用血必净后各项指标下降更明显，差异有统计学意义(P＜0.01)。血必净注射液通过降低体内炎性细胞水平，抑制过度炎症反应，对心肌产生保护作用。4.2.3扶正固脱法:扶正，尤其是补气通阳，使阳气畅达，恢复络脉出入自由、充盈满溢的正常状态，有利于抗邪而出，防止内生毒邪的进一步损害。郭楠等［54］将28例脓毒症休克患者随机分为2组，在给予常规西药治疗的基础上加用生脉注射液和参附注射液(大剂量A组，小剂量B组)，大剂量组A组可在更短的时间内纠正休克和组织缺氧状态，增加血压和尿量，减少血管活性药物用量及用药时间。由此可见，针对脓毒性休克患者，应用生脉、参附注射液，发挥其益气益阴、固阳固脱之功效，在改善心肌功能、加强脏器功能保护上，具有积极作用。邹捍东等［55］在给脓毒症患者抗集束化治疗基础上同时加用参附注射液。研究显示:参附组和对照组的脓毒症患者血cTn-I和NT-proBNP均有明显升高，随着ICU脓毒症集束化治疗的进行，血cTn-I和NT-proBNP水平呈下降趋势。而在相同观察时点(24、48、72h)，参附组的患者血cTn-I和NT-proBNP水平明显低于对照组，结果提示参附注射液可以有效减轻脓毒症患者的心肌损伤。刘涛等［56］在常规集束化治疗的基础上给予参附注射液50mL/次，10mL/h，2次/d，疗程7d。2组治疗后第1天NT-proBNP、cTn-T即开始升高，均呈上升趋势，第3天时逐渐回落，第7天时降至最低，参附组的下降程度明显低于对照组。参附注射液可显著抑制NT-proBNP及cTn-T升高，减轻脓毒症患者心肌损伤，增加心肌收缩力，改善心功能。

5小结与展望

心肌损伤后的功能抑制是脓毒症死亡的重要原因之一。脓毒症引起心肌损伤主要表现为左右心室功能的障碍，较早表现在左室射血分数的下降，其次为左右心室舒张功能的障碍。脓毒症心肌损伤标志物的研究也伴随着检验技术的进步及检测方式的提升而更为灵敏，然而在临床中，单纯的依靠一种标志物很难对心肌损伤进行准确地评价，往往需要多个标志物联合才能更准确评估心肌损伤的程度。在动物及人体脓毒症心肌细胞的超微结构中均发现了心肌细胞的水肿，结构的破坏及线粒体的损伤，直接证实了脓毒症引起的心肌损伤。脓毒症心肌损伤的机制与TOLL样受体、细胞因子、线粒体功能障碍和氧化应激等密切相关。在中医理论指导下中医药的介入能明显降低cTn-I、NT-proBNP、TNF-α、IL-6等抑制因子和炎症指标，减轻心肌抑制，改善心功能，降低APACHEⅡ评分。然而，中医药对脓毒症心肌损伤相关病死率并没有明显降低。因此，深入地研究脓毒症引起的心肌损伤仍将是未来研究的重要方向。

来源：北京中医药作者：王东东吴彦青王晓鹏刘清泉郭玉红