12.脓毒症基础研究的进展及未来方向

作为一种全球性的严重疾病，脓毒症一直在威胁着人类生命健康与安全。2017年，The Lancet发布的统计数据显示，全球约4890万人发生脓毒症，其中1100万例患者死亡，占全球死亡人数的1/5。尽管机械通气、液体治疗以及脓毒症预警评分等诊疗手段的不断进步使脓毒症病残率和病死率有所下降，但脓毒症仍是导致危重症患者死亡的主要原因。我国学者进行的一项横断面调查显示，我国ICU患者中脓毒症发病率约为20%，90d死亡率为35.5%。

人类对脓毒症的认知仍在不断探索，脓毒症定义于2016年被更新为：机体对感染的反应失调而导致危及生命的器官功能障碍。该定义更加关注宿主反应性，更为强调对脓毒症病理生理机制的深入理解与探索。基于VOSviewer软件对2010年至2019年全球脓毒症研究现状的文献计量学分析发现，脓毒症实验研究相关关键词的出现频率和密度相对较低，进一步提示推进和深化脓毒症基础研究十分迫切。本文综述脓毒症基础研究领域的当前进展，着手分析基础研究的未来方向，以期为脓毒症相关研究提供借鉴。

一、脓毒症基础研究的当前进展

多年来，脓毒症相关研究一直在蓬勃开展。一项基于词频分析工具SciVal对脓毒症领域前沿热点的分析表明，位列前三的研究主题为脓毒症休克目标导向治疗、C-反应蛋白与血清降钙素原、脓毒症免疫抑制。其中，脓毒症相关免疫机制的研究一直是基础研究领域的热点。脓毒症免疫改变具有器官特异性及时序性，但具体机制尚不明确，针对不同器官探究特异性分子标志物或可突破当前血标本非特异分子标志物的局限性。脓毒症诱导的免疫细胞凋亡亦是极具潜力的研究靶点，不仅在逆转脓毒症诱导的免疫抑制方面具有重要价值，还可作为免疫调理治疗效果评估的重要方式。业已发现，IL-7可抑制脓毒症诱导的淋巴细胞凋亡并增加IFN-γ，抗PD-L1抗体、粒细胞集落刺激因子、粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子等亦可调理免疫抑制。研发无创成像技术对免疫细胞凋亡进行连续性监测可能在改善脓毒症患者预后方面发挥作用。

近年来，许多基础研究聚焦于脓毒症的治疗，却很难在临床应用中成功转化。Vincent等进行的回顾性分析表明，当前脓毒症临床转化研究所面临的困境包括研究人群的异质性、结局指标选择的差异性，以及基于动物实验结果的干预措施临床适用性不高。一项对危重病患者多中心随机对照试验的文献分析表明，尚无可稳定降低脓毒症患者病死率的有效药物，部分有阳性结果的研究并未在后续试验中得出高质量证据。因此，脓毒症作为一种具有高度异质性的临床综合征，给研究带来了巨大困难。基础研究亦是如此，动物模型的稳定性、可复制性、以及样本（组织/血液/尿液等）的选择至关重要。2018年，有关完善脓毒症动物模型的国际共识指出，动物模型的标准化将对推进脓毒症基础研究及临床转化具有重要意义。实验模型应尽量贴近临床实际，如对实验动物进行液体复苏、抗生素治疗、术后镇痛、加强监护及生存随访。此外，将生物信息学技术（转录组学、蛋白质组学、代谢组学）与细胞功能研究结合来探索宿主对脓毒症反应的异质性特征，也是极具前景的方法。

纳米颗粒由于具有独特的光学及理化特性，在脓毒症诊疗中的应用潜能亦掀起热潮。例如，金纳米和磁性纳米粒子可捕获和吸附脓毒症时循环中的病原体和生物标志物，不仅具有诊断潜能，还可用于清除毒素、抑制TLR4信号通路等，纳米级药物载体还可作为靶向治疗的有力工具。不过，作为新兴技术，纳米颗粒在机体复杂的免疫系统中还有更多尚待揭晓的谜题，临床转化的安全性亦有待进一步研究。

二、脓毒症基础研究的未来方向和重点

脓毒症的病理生理机制复杂，涉及炎症反应、免疫调控、凝血障碍、神经/内分泌紊乱以及表观遗传调控等。尽管近年来有关脓毒症的基础研究在积极开展，但研究异质性高，许多研究结果仍具争论，因而临床转化价值较低。2020年，“拯救脓毒症运动”提出未来五大基础科研问题的共识，一定程度上将指引未来脓毒症领域的重点研究方向。结合此共识，本文对脓毒症基础研究的可能方向及研究重点进行探讨。

（一）细胞及细胞器功能障碍

当前，脓毒症所致器官功能障碍的临床评估指标仍需更新，基于细胞水平的研究或可成为突破点。例如，脓毒症所致肝损伤在细胞水平上与胆汁酸跨细胞转运、肝细胞基因表达等相关，而血清转氨酶和胆红素等临床非特异性指标无法准确鉴别脓毒症是否为肝功能不全的病因。因此，对脓毒症导致不同细胞或细胞器功能障碍的共同通路及特异性机制的深入研究及临床转化至关重要。

（二）机体能量代谢改变

近年来，有关脓毒症能量代谢方向的研究层出不穷。研究表明，脓毒症可使细胞代谢底物的偏好发生改变。脓毒症初期，机体耗氧量增大、代谢率增高，此时细胞主要通过“有氧糖酵解”实现快速能量供应，而肝脏利用乳酸进行糖异生或生成碳酸氢盐的功能受损，导致高乳酸血症和代谢性酸中毒。脓毒症后期，许多组织ATP利用率降低，机体处于多重代谢障碍状态，脂肪酸代谢受抑制，可出现血清脂蛋白、游离脂肪酸和甘油三酯水平升高。骨骼肌分解代谢加快，微量营养素的活性也可出现改变。因此，有必要进一步深入挖掘脓毒症发生代谢途径转换及线粒体功能障碍的机制。代谢改变对炎症、神经通路、内分泌功能的影响及机制亦不容忽视。

（三）微生物群组对脓毒症发生发展的影响

人类微生物群组指寄居在人体内的微生物种类及其基因与基因组的总和。肠道菌群是人体内最大的微生物群，其构成的肠道微生态系统功能多样，对机体的生理自稳有着重要作用，能抑制病原体入侵，促进宿主免疫系统结构和功能成熟，促进神经信号转导、药物代谢、维生素和神经递质的生物合成，微生物群还可通过感应细胞外信号分子的浓度来调节相关基因表达。研究表明，肠道微生物群参与并影响脓毒症的发生发展，微生物群组及宿主-微生物群组相互作用可能是脓毒症潜在治疗靶点。探究脓毒症肠道菌群失调的诱发因素，对微生物组进行调控在改善脓毒症患者预后上将具有重要意义。此外，脓毒症的治疗对微生物群的影响尚不清楚，短链脂肪酸等微生物代谢产物对脓毒症的发生及恢复亦有待探索。

（四）表观遗传学改变对脓毒症病理生理的影响

表观遗传学是研究基因表达发生可遗传的改变而DNA序列不发生变化的一门生物学分支。表观遗传学改变的机制主要包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA形成，这些变化可诱导基因激活或沉默，导致基因表达发生快速、短暂和可逆的改变。脓毒症时，DNA和蛋白质的甲基化可使编码某些炎症介质、细胞因子的基因沉默，导致免疫抑制和疾病易感。循环组蛋白和循环miRNAs的表观遗传学改变可能诱发器官功能障碍。表观遗传学在脓毒症发生发展中的重要性，以及作为脓毒症潜在治疗靶点及诊断或预后生物标志物的可能性值得关注。

（五）脓毒症恢复阶段的启动、维持及终止

脓毒症时机体炎症状态十分复杂，促炎/抗炎反应在脓毒症恢复期是否平衡尚不清楚。许多抗炎因子（如IL-1RA、IL-4、IL-10和TGF-β）在脓毒症时上调，但尚不确定是否会诱发脓毒症免疫抑制。PD-1与脓毒症免疫抑制相关，初步研究发现在脓毒症休克恢复患者中PD-1的表达在第7天正常化。此外，花生四烯酸代谢产物脂氧素A4（lipoxin A4，LXA4）等抗炎因子在脓毒症恢复期的作用尚需更多实验验证。

脓毒症恢复阶段的代谢变化和线粒体功能恢复机制是脓毒症治疗的潜在方向。内分泌抵抗是脓毒症的一个关键特征，脓毒症可导致激素介导的胞内信号转导通路受损，组织器官对激素的反应减弱，下丘脑食欲素能神经系统和基底前脑胆碱能神经系统亦可发生功能障碍。探究脓毒症恢复期代谢/内分泌/神经系统功能障碍的逆转机制对于改善患者预后将发挥重要作用。

三、总结

脓毒症的感染类型众多，患者临床表现多样，机体的病理生理反应极其复杂，这些特点无疑增加了临床研究的难度。随着基础研究的蓬勃开展，我们对脓毒症异质性及其病理生理机制的理解不断深入，结合“拯救脓毒症运动”关于脓毒症五大基础科研问题的共识，科研工作者未来应该在细胞水平、能量代谢、微生物群、表观遗传学及脓毒症恢复期等方面继续深入研究，或可为脓毒症的基础研究领域开拓新视野。

（张笑婷　纪文焘　薄禄龙　卞金俊　邓小明）

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