糖皮质激素在脓毒症治疗中研究进展

孙玉景 吴建华 任建国 陈照家 高彦文 王耀勇

(1山西医科大学，山西 太原 030000；2山西省汾阳医院呼吸与危重医学科)

脓毒症是指因感染引起的宿主反应失调导致的危及生命的器官功能障碍，其中脓毒性休克最为危重〔1〕，发病率高且病情凶险，死亡率高，全球每年有患者数量(2 000～3 000)万〔2〕。近年来，尽管抗感染治疗和器官功能支持技术取得了长足进步，但脓毒症的死亡率仍高达30%～70%〔1〕，其发生率及死亡率仍有不断上升的趋势。脓毒症发病机制复杂，最新国际共识表明，脓毒症的发生与宿主免疫反应有关。脓毒症的发病过程包括全身炎症反应综合征(SIRS)及代偿性抗炎反应综合征(CARS)，针对性的治疗是抗炎及免疫激活治疗。糖皮质激素目前广泛用于炎症性疾病的治疗，其通过效应分子介导其多重抗炎作用。但目前大量研究表明，糖皮质激素在脓毒症中的具体应用仍存在较大争议。本文结合国内外最新研究，对糖皮质激素在脓毒症的应用进行综述。

1 脓毒症的发病机制

1.1免疫功能紊乱 通常，机体自身调节包括早期警戒阶段，随后是抵抗阶段，然后是可能导致死亡的疲惫阶段。脓毒症的病理生理机制至今仍尚未明确，目前理论支持，一方面，细菌毒素直接损伤组织细胞或形成抗原抗体复合物损伤组织细胞，引发脓毒性休克。另一方面，外源性致病因子刺激机体免疫活性细胞，导致促炎介质失控性释放，机体“细胞因子风暴”引起全身失控性过度的炎症反应和其他一系列继发改变的综合征，产生SIRS，持久强烈的炎症反应导致患者组织器官灌注不足，引起休克、多器官功能障碍综合征甚至死亡〔3〕。一项回顾性研究显示〔4〕，脓毒症死亡病例中有36.7%的患者死于早期阶段的机体过度炎症反应；促炎反应的同时也激活了抗炎反应，体内内源性抗炎介质过量释放，持续或强烈的抗炎反应会造成机体长期而广泛的免疫抑制，产生CARS，甚至引起所谓的“免疫麻痹状态”，从而增加了继发/机会感染的易感性，脓毒症后期的死亡率高达63.3%。促炎反应和抗炎反应的平衡失控，可导致器官衰竭，最终导致患者死亡，脓毒性休克患者免疫功能紊乱是极其复杂的，先前研究〔5〕认为脓毒症SIRS和CARS两个时期是先后出现，但最新的研究表明两者并非孤立或先后发生的，而是在脓毒症发病初期同时发生的，只不过SIRS与CARS在脓毒症的早期及晚期阶段分别占据主导地位。脓毒症的发生发展与免疫功能紊乱密切相关，把握脓毒症患者免疫功能状态，有助于改善脓毒性休克的预后。

1.2肾上腺皮质功能不全和(或)糖皮质激素抵抗 危重病相关皮质类固醇激素不足(CIRCI)是指在危重病状态下，下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴出现功能障碍，和(或)糖皮质激素抵抗导致皮质类固醇激素绝对或相对数量和(或)活性不足〔6〕，其特征是夸大和持久的促炎反应。CIRCI在脓毒性休克中高达60%，一旦发生CIRCI，病死率增加 10%～35%〔7〕，对于脓毒症患者，当出现对液体复苏和升压药反应不佳时，应该考虑CIRCI〔8〕。

应激过程中，HPA轴主要由促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)不依赖的途径激活，涉及免疫介质。入侵的病原体由多种细胞识别，包括上皮细胞、内皮细胞和免疫细胞，随后，这些细胞产生促进额外细胞招募、破坏和清除病原体的因子。其中，促炎症细胞因子，如肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL)-1和IL-6〔9〕及抗炎细胞因子，如IL-4和IL-10，可能有助于激活HPA轴。但相对机体对皮质醇的需求量增加及肾上腺对促肾上腺激素(ACTH)的低反应性而言，肾上腺皮质功能其实多处于相对不全的状态〔10〕。HPA轴障碍可表现在各个环节：①脓毒症与下丘脑核中诱导型一氧化氮(NO)合酶(INOS)的显著过度表达有关，这种表达部分由TNF和IL-1触发。随后NO的大量释放可能导致神经细胞和胶质细胞的凋亡，从而使CRH/ACTH分泌减少〔6〕。②危重病患者尤其脓毒性休克状态下，血浆皮质醇清除率平均减少50%，血浆皮质醇清除率降低，主要是由于肝肾皮质醇向皮质醇穿梭受到抑制，使皮质醇在体内蓄积，从而反馈性抑制HPA轴〔11〕。③在危重患者中，依托咪酯抑制皮质醇合成的最后一步，增加了肾上腺功能不全的风险。另外，肾上腺清道夫受体(SR)B1介导的胆固醇摄取被认为是对抗内毒素的重要保护机制。然而，败血症引起的肾上腺皮质SRB1表达不足与死亡率增加相关。因此，及时识别相对肾上腺皮质功能不全，提前进行干预措施，对于治疗脓毒性休克至关重要。

2008年指南指出〔12〕，CIRCI诊断主要依靠ACTH刺激试验，但由于ACTH刺激试验影响因素较多，包括感染的严重程度、合并其他内分泌疾病、血浆白蛋白水平、既往糖皮质激素使用情况等。 并且试验中存在ACTH制剂给药剂量不一致、不能反应糖皮质激素抵抗及无法指导CIRCI治疗等问题，所以现拯救脓毒症运动指南已不推荐使用 ACTH刺激试验来区别绝对与相对肾上腺皮质功能不全〔13〕。目前，HPA轴障碍进行新的评估包括地塞米松抑制试验、皮质醇代谢的测定及动态ACTH刺激试验，但是由于脓毒症本身免疫状态不断变化及试验本身存在局限性，因此需要临床进一步研究。目前，应对肾上腺皮质功能不全的最好方法是用糖皮质激素进行替代治疗。

2 糖皮质激素在脓毒性休克中应用发展史

一直以来，糖皮质激素抑制脓毒症患者炎症反应被广泛熟知〔14〕，治疗脓毒症皮质类固醇已经在严重感染患者的管理中使用了60多年。脓毒症患者外源性应用糖皮质激素有很强的理论基础。然而，它们在实践中的使用仍然存在争议。人们普遍认为皮质类固醇可以改善脓毒症相关的并发症，如休克、器官功能障碍等。它们对存活率和继发感染风险的影响是有争议的。1951年首次提出糖皮质激素对严重感染有治疗作用，20世纪50年代至80年代初，研究显示〔15〕，大剂量的使用类固醇激素可显著降低脓毒性休克患者的病死率，故而大剂量的糖皮质激素被应用治疗脓毒症及脓毒性休克，但之后直至20世纪80年代末，一项双盲随机对照试验〔16〕表明使用大剂量糖皮质激素，增加了二重感染的机会，继而增加了严重脓毒症及脓毒性休克患者的病死率。然而，90年代研究结果显示，应用生理剂量的糖皮质激素，可以改善血流动力学参数，降低死亡率〔17〕。Annane等〔18，19〕提出了相对性肾上腺功能不全(RAI)的概念，回顾了糖皮质激素在感染性休克患者中的作用，并得出结论，糖皮质激素能缩短脓毒性休克的持续时间，尤其是对于肾上腺功能不全的患者，Sprung等〔20〕研究表明氢化可的松可以加速休克的逆转。

目前研究表明小剂量糖皮质激素治疗脓毒性休克的临床疗效较好，且对于患者的血清感染标志物水平也有积极的改善作用〔21〕。2014年指南〔22〕不推荐常规使用糖皮质激素治疗脓毒性休克，然而2018年指南〔12〕指出，在经过充分的液体复苏及血管活性药物治疗后血流动力学仍不稳定的脓毒性休克患者，建议静脉使用氢化可的松，剂量为200 mg/d〔23〕，但这是应用其他方式治疗脓毒症效果不佳时，应用激素作为治疗脓毒症的最后一搏。尽管经过了大量的临床研究，至今糖皮质激素在脓毒症患者中的应用仍然存在极大的争议，并且临床指导用药仍不明确。最近的ADRENAL和APROCCHSS两项随机对照试验报道了糖皮质激素对感染性休克患者90 d死亡率的不同治疗效果〔24,25〕。ADRENAL试验每天静脉输注200 mg氢化可的松与安慰剂，连用7 d后比较其疗效，结果两组之间在90 d死亡率方面没有显著差异(27.9% vs 28.8%)，但应用氢化可的松的患者能够较早地逆转休克和从机械通气中解脱。APROCCHSS试验每天分剂量服用200 mg氢化可的松和氟可的松与安慰剂相比在严重脓毒症休克患者中的效果，结果类固醇组90 d死亡率却有所降低(43.0% vs 49.1%)，并能更早逆转休克和从机械通气中解脱。这两个试验都招募了符合脓毒症和脓毒症休克第二个国际共识定义的患者，但APROCCHSS试验要求将更严重的休克作为纳入标准。根据以上两项最新大规模临床研究的结果，可以认为糖皮质激素对于感染性休克中的病情危重患者治疗效果好〔26〕。

3 糖皮质激素在脓毒性休克中的应用机制

糖皮质激素是由肾上腺合成和释放的类固醇激素。通过HPA轴调节，并受多种因素影响，如血清素，γ-氨基丁酸(GABA)和促炎细胞因子，生理剂量下，糖皮质激素是人体内一类重要的调节分子。它们对发育、生长、新陈代谢和免疫功能有重要的调节作用〔27〕。药理剂量下，糖皮质激素主要发挥抗炎、免疫抑制和抗休克等作用。目前广泛用于炎症性疾病的治疗，其通过许多效应分子介导其多重抗炎作用，稳定溶酶体膜，达到对促炎介质抑制并加强血管收缩作用，改善脓毒性休克时机体的血管麻痹状态。

3.1抗炎作用 皮质醇对促炎介质(如TNF、IL-1、IL-6、IL-8、IL-12、γ-干扰素等)有明确的抑制作用，并抑制内皮细胞、中性粒细胞激活，阻止了急性期反应。一项脓毒症模型大鼠研究中〔28〕，根据大鼠血液炎症因子水平分组，评价氢化可的松治疗高炎症和低炎症的疗效。结果表明，糖皮质激素治疗7 d后，大鼠血清C反应蛋白、IL-6和干扰素-γ-HT水平显著降低，动脉压、心率和肝功能较低炎症治疗组明显改善，表明氢化可的松对高炎症组的治疗效果优于低炎症组。糖皮质激素主要通过基因组效应和非基因组效应来发挥抗炎作用。

3.1.1基因组效应 糖皮质激素抗炎作用经典机制是激活或抑制多个基因，作用开始时间是4～24 h。糖皮质激素是一种脂溶性小分子化合物，易通过细胞膜与胞质内的糖皮质激素受体(GR)结合。GR存在GRα和GRβ两种亚型。GRα活化后产生经典的激素效应，而GRβ不具备与激素结合的能力，作为GRα拮抗体而起作用。在没有糖皮质激素结合的情况下，GR在细胞质中处于非活性状态，与各种伴侣分子结合(如热休克蛋白90和免疫亲和素)结合成一种大的复合体，防止GRα对DNA产生作用。这种复合体与激素结合后，构型发生变化，热休克蛋白等成分与GRα分离，随之糖皮质激素-GR复合物易位进入到细胞核中〔29〕。作为特定基因的反式激活因子或反式阻遏因子发挥作用，影响基因转录，相应的引起转录增加或减少，改变介质相关蛋白的水平，进而对炎症细胞和分子产生影响而发挥抗炎作用〔30〕。糖皮质激素的其他基因组效应包括降低mRNA的稳定性，引起粒细胞-单核细胞集落刺激因子基因的抑制。糖皮质激素还可以通过显著减少循环和组织中的嗜酸性粒细胞和淋巴细胞的数量，并诱导其凋亡来抑制炎症。

3.1.2非基因组效应 非基因组效应是糖皮质激素发挥抗炎作用的另一重要机制。非基因效应的主要特点为快速启动(数秒到数分钟)、作用持续时间短(60～90 min)，对转录和蛋白质合成抑制剂不敏感，原因在于直接独立于转录的抑制或激活〔29〕。非基因组效应机制为：①细胞膜类固醇受体:除了类固醇核受体外，尚存在细胞膜类固醇受体，而类固醇的快速非基因效应与细胞膜类固醇受体相关〔30〕。②解离的伴侣分子本身的作用〔31〕：糖皮质激素与GR结合后，GRα与热休克蛋白90等成分分离，糖皮质激素-GR易位进入细胞核，产生基因组效应，而热休克蛋白90等受体外成分则进一步激活某些信号通路产生快速效应。③糖皮质激素-GR影响线粒体功能和基因表达。

3.2免疫抑制作用 糖皮质激素对免疫过程的多个环节均有抑制作用。小剂量糖皮质激素主要抑制细胞免疫，大剂量则通过抑制B细胞转化成浆细胞，减少抗体生成，达到干扰细胞免疫的作用。并且糖皮质激素能干扰淋巴组织在抗原作用下的分裂和增殖，阻断致敏T淋巴细胞所诱发的单核细胞和巨噬细胞的聚集等。除了对嗜酸性粒细胞和淋巴细胞的免疫抑制作用外，糖皮质激素还通过微小核糖核酸(microRNA)靶向下调人单核细胞中Toll样受体(TLR)4的信号活性〔32〕，起到免疫抑制的作用。此外，通过抑制细菌脂多糖(LPS)诱导的p38激酶活化的磷酸酶，糖皮质激素-GR可以抑制LPS-TLR4介导的炎症反应。抑制免疫的机制是：①诱导淋巴细胞DNA降解。②影响淋巴细胞的物质代谢〔33〕。③诱导淋巴细胞凋亡。④抑制核转录因子(NF)-κB活性〔33〕：NF-κB是一种重要的转录调节因子，NF-κB过度激活可导致多种炎性细胞因子的生成。糖皮质激素一方面通过抑制NF-κB与DNA结合，阻断其调控作用。另一方面增加NF-κB抑制蛋白1 kBa基因的转录，抑制NF-κB活性，从而发挥免疫抑制作用。另外，也有学者发现，在不同的细胞类型中，糖皮质激素可能诱导或抑制各种TLR的表达或信号，说明了糖皮质激素在某些类型的细胞中也可能具有免疫增强作用〔30〕，需要大量研究进一步证实。

3.3抗休克 严重脓毒症患者病情进一步发展可引起多脏器功能损伤，包括脓毒症相关心肌损害，导致泵衰竭〔34〕，进一步可引起患者死亡，因此对于脓毒性休克患者而言，积极抗休克治疗至关重要。糖皮质激素通过改善血流量、改善微循环及增加血管阻力，从而达到抗休克的目的。糖皮质激素通过与肾脏中的盐皮质激素受体结合〔35〕，保持机体钠和水，有助于恢复有效血流量。糖皮质激素还改善了脓毒性休克的微循环和组织灌注〔36〕，这一作用可能是通过激活丝裂原活化蛋白激酶和蛋白激酶B(Akt)通路上调内皮INOS来实现的。也有助于恢复全身血管阻力。首先，通过增加血管间质中的钠和水含量会增加血管壁的硬度〔37〕。并且，其增强血管收缩及增强血压对α-1激动剂的反应。另外，糖皮质激素有助于降低心肌抑制因子量，增强心肌收缩力，并提升机体对细菌内毒素耐受力，最终达到抗休克的作用〔38〕。

综上，目前糖皮质激素应用的领域广泛，包括各种炎症性疾病，并取得临床可观的效果，但应用糖皮质激素的同时也带来一定的副作用。虽然糖皮质激素的应用在脓毒症领域从20世纪开始研究至今，仍然争议不断，由于脓毒症及脓毒性休克发病机制复杂，其涉及机体的组织器官广泛，病情进展迅速，异质性极大，包括所感染的病原体、感染部位及宿主反应和就诊时间等均存在巨大差异，给临床中诊断和糖皮质激素治疗带来了极大阻力，因此需要对脓毒症发病机制及免疫功能需要不断深入的研究，从而针对性把握糖皮质激素的应用人群、时机、剂量，提高脓毒症患者的救治率。近年来，对于糖皮质激素联合治疗〔39〕(包括盐皮质激素、维生素C、维生素B及中药成分)的研究也逐渐深入，因此对于脓毒症患者糖皮质激素治疗的具体方案仍需要研究。