王穎勤， 鐘 鳴， 諸杜明

復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，上海 200032

鞘氨醇-1-磷酸(sphingosine-1-phosphate, S1P)是廣泛存在于真核細(xì)胞的鞘磷脂代謝產(chǎn)物之一。S1P既可作為第二信使直接作用于細(xì)胞內(nèi)靶點(diǎn)，又可通過(guò)S1P轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白或ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)子(ATP-binding cassette transporter, ABCA)轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞外，結(jié)合細(xì)胞膜表面的5種不同G蛋白偶聯(lián)受體即S1P受體(sphingosine-1-phosphate receptors, S1PRs)，參與調(diào)節(jié)炎癥過(guò)程中組織細(xì)胞的生長(zhǎng)和凋亡，免疫細(xì)胞的增殖、遷移，及血管內(nèi)皮細(xì)胞的通透性[1]。

膿毒癥是由感染引起的機(jī)體免疫反應(yīng)失調(diào)所致的可危及生命的嚴(yán)重疾病，常導(dǎo)致多器官功能障礙甚至衰竭[2]。血管內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞在機(jī)體炎癥環(huán)境中功能障礙可導(dǎo)致血管通透性增加、血栓形成及免疫反應(yīng)失調(diào)，并導(dǎo)致多器官衰竭[3-4]。研究[1,5-7]表明，S1P能調(diào)節(jié)膿毒癥發(fā)生發(fā)展過(guò)程中多種免疫細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，是預(yù)測(cè)膿毒癥病情嚴(yán)重程度的重要指標(biāo)。本文總結(jié)了S1P對(duì)膿毒癥中血管通透性、免疫與凝血功能的影響，期望為今后該領(lǐng)域的研究提供參考。

1 S1P的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化

細(xì)胞膜上的鞘磷脂在鞘磷脂酶的催化作用下合成神經(jīng)酰胺，神經(jīng)酰胺可由神經(jīng)酰胺酶催化形成鞘氨醇。鞘氨醇經(jīng)鞘氨醇激酶1(sphingosine kinase 1, SphK1)和鞘氨醇激酶2(sphingosine kinase 2, SphK2)的磷酸化作用生成S1P。S1P可直接在細(xì)胞內(nèi)S1P磷酸酶(sphingosine-1-phosphate phosphatases, SPPs)的作用下去磷酸化形成鞘氨醇。細(xì)胞內(nèi)的S1P也可被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜外表面，由細(xì)胞外的脂質(zhì)磷脂酸磷酸酶(lipid phosphate phosphatases, LPPs)去磷酸化，重新形成鞘氨醇。細(xì)胞內(nèi)的S1P裂解酶1(sphingosine-1-phosphate lyase 1, SGPL1)能不可逆地裂解細(xì)胞內(nèi)的S1P，導(dǎo)致S1P降解[1,8]。

2 S1P在膿毒癥中的調(diào)節(jié)作用

2.1 S1P對(duì)血管內(nèi)皮屏障功能的調(diào)節(jié)作用 血管內(nèi)皮細(xì)胞和基底膜構(gòu)成的血管內(nèi)皮屏障是維持毛細(xì)血管正常通透性的關(guān)鍵[9]。膿毒癥時(shí)，在各種炎癥和凝血因子的作用下毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障功能受損，毛細(xì)血管通透性異常增加，體液滲漏至組織間隙，造成組織水腫和細(xì)胞缺氧損傷，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致器官功能障礙。研究[10-12]表明，內(nèi)皮屏障功能損傷程度與膿毒癥的病情嚴(yán)重程度正相關(guān)。

Rac和Rho是調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞骨架及細(xì)胞連接的2種重要的Ras相關(guān)G蛋白。Rac能激活磷脂酰肌醇二磷酸代謝途徑，引起細(xì)胞激動(dòng)蛋白聚合等細(xì)胞骨架變化的早期發(fā)生。Rho可通過(guò)激活酪氨酸激酶引起張力絲、黏著斑形成等細(xì)胞間連接的變化。S1P與S1PR1結(jié)合后可激活Rac，加強(qiáng)細(xì)胞間的緊密連接和黏附[13]。S1P結(jié)合S1PR3后可激活Rho，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槭湛s表型，從而削弱內(nèi)皮細(xì)胞間的連接，增加血管通透性[14]。內(nèi)毒素(lipopolysaccharides, LPS)誘導(dǎo)的急性肺損傷動(dòng)物模型中，靜脈注射S1P或S1P類似物(FTY-720)能顯著改善肺泡屏障和血管屏障功能，減輕肺水腫[15]。后續(xù)基于小鼠結(jié)腸結(jié)扎穿刺術(shù)(cecal ligation and puncture, CLP)誘導(dǎo)的急性肺損傷動(dòng)物模型的研究[16-17]進(jìn)一步表明，使用S1P和選擇性S1PR1激動(dòng)劑(SEW-2871)均能減少肺毛細(xì)血管滲漏。急性肺損傷小鼠循環(huán)中的血漿S1PR3水平升高，而S1PR3敲除小鼠的肺毛細(xì)血管通透性降低[16]，且使用藥物選擇性抑制S1PR3也可降低小鼠肺灌注損傷模型中毛細(xì)血管的通透性[18]。在LPS或CLP誘導(dǎo)的膿毒癥動(dòng)物模型中，選擇性敲除S1PR2基因或使用S1PR2選擇性拮抗劑(JTE-013)均能減輕小鼠毛細(xì)血管屏障的破壞[16-17,19]。

在動(dòng)物膿毒癥模型中，選擇性激活S1PR1或抑制S1PR2和S1PR3表達(dá)均能改善內(nèi)皮屏障功能。而血管內(nèi)皮細(xì)胞主要表達(dá)S1PR1[20]，因此，選擇性激活S1P/S1PR1可能成為改善內(nèi)皮屏障功能的主要途徑。

2.2 S1P對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用 S1P對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞的炎癥調(diào)節(jié)作用可根據(jù)其結(jié)合的S1P受體類型不同而有所差異。膿毒癥時(shí)，免疫細(xì)胞釋放的細(xì)胞炎癥因子通過(guò)刺激內(nèi)皮細(xì)胞表面E選擇素、P選擇素、血管細(xì)胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1)等內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子表達(dá)[21-22]，進(jìn)而促進(jìn)免疫細(xì)胞黏附，引起內(nèi)皮細(xì)胞炎癥性破壞。選擇性激活S1PR1可減少內(nèi)皮細(xì)胞黏附表達(dá)，并減少免疫細(xì)胞炎癥因子釋放而減輕炎癥中的肺損傷[20]。與S1PR1激活的作用相反，選擇性激活S1PR2或S1PR3可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子表達(dá)，增加內(nèi)皮細(xì)胞損傷[19]。S1P結(jié)合S1PR1后可激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase, eNOS)，活化的eNOS能抑制中性粒細(xì)胞的黏附，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞的完整性[23]。相反，S1P結(jié)合S1PR2和(或)S1PPR3可促進(jìn)炎癥細(xì)胞黏附于血管內(nèi)皮細(xì)胞。在急性化膿性膽管炎小鼠模型中，降低外周血單核細(xì)胞中S1PR2表達(dá)可抑制血液中單核細(xì)胞黏附能力并減少細(xì)胞炎癥因子釋放，進(jìn)而減輕其對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥損傷[24]。選擇性敲除小鼠S1PR3基因或應(yīng)用S1PR3選擇性抑制劑(TY-52156)可使P選擇素依賴性白細(xì)胞滾動(dòng)受損[25]。缺血再灌注肺損傷動(dòng)物模型中，選擇性激活S1PR1或抑制S1PR3能減少單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，減輕炎癥損傷[18]。

因此，選擇性激活S1PR1與抑制S1PR2、S1PR3可能發(fā)揮協(xié)同作用，均能降低內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子的表達(dá)及減輕炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，從而緩解膿毒癥患者的組織損傷，改善預(yù)后[16]。此外，S1P或S1P受體激動(dòng)劑的給藥途徑及給藥劑量均能影響其對(duì)膿毒癥的治療效果[16]，優(yōu)化給藥方案也是未來(lái)研究的重要方向之一。

2.3 S1P對(duì)免疫功能的調(diào)節(jié)作用 正常情況下，體內(nèi)的初始T淋巴細(xì)胞能通過(guò)細(xì)胞表面表達(dá)的S1PR1感受外周S1P濃度梯度的變化。當(dāng)外周血中S1P濃度高于淋巴組織內(nèi)S1P濃度時(shí)，T淋巴細(xì)胞從淋巴組織中遷出至外周血中[26]。膿毒癥時(shí)，胸腺發(fā)生暫時(shí)性退化，凋亡的胸腺細(xì)胞產(chǎn)生大量S1P，而外周S1P濃度降低，導(dǎo)致S1P濃度梯度與正常相反；同時(shí)，胸腺中高濃度S1P可誘導(dǎo)初始T淋巴細(xì)胞表面S1PR1內(nèi)化進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，細(xì)胞表面S1PR1減少，從而減少T淋巴細(xì)胞從淋巴組織遷出，導(dǎo)致膿毒癥患者外周血淋巴細(xì)胞減少。然而，動(dòng)物研究[26]發(fā)現(xiàn)，膿毒癥早期血液中細(xì)菌的載量和脾臟的細(xì)胞因子表達(dá)量變化并不明顯，說(shuō)明獲得性免疫可能在膿毒癥的起始階段不起主要作用，此時(shí)主要由固有免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫作用。

感染時(shí)，病原體入侵是威脅人體最直接的因素。機(jī)體固有免疫防御系統(tǒng)在感染早期即被激活，因此，在病原體釋放毒素產(chǎn)生不可逆的損傷之前，盡早清除入侵的病原體是預(yù)防患者病情進(jìn)展為膿毒癥的關(guān)鍵。膿毒癥發(fā)生時(shí)，S1P主要通過(guò)結(jié)合固有免疫細(xì)胞表面S1PR1、S1PR2和S1PR3調(diào)節(jié)病原體清除過(guò)程。膿毒癥CLP動(dòng)物模型中，選擇性促進(jìn)S1PR1表達(dá)或抑制S1PR2表達(dá)能提高巨噬細(xì)胞的遷移能力，增強(qiáng)免疫防御能力，防止病原體擴(kuò)散[27-28]。細(xì)菌成分可通過(guò)誘導(dǎo)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表面S1PR3表達(dá)從而增強(qiáng)其殺細(xì)菌作用[29]；在動(dòng)物模型中選擇性敲除S1PR3可導(dǎo)致小鼠死亡率增加[29]。S1P還可參與調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞(dendritic cell, DC)分化成熟，促進(jìn)DC轉(zhuǎn)化成為分泌表型，分泌白細(xì)胞介素10(interleukin-10, IL-10)等炎癥抑制因子[30]。然而，選擇性激活S1PR3可增強(qiáng)DC的遷移能力及其介導(dǎo)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[31]。因此，在炎癥早期選擇性增加S1PR3表達(dá)可能提高機(jī)體的免疫防御能力，促進(jìn)病原體清除；在炎癥晚期抑制S1PR3表達(dá)可限制炎癥反應(yīng)升級(jí)，減輕炎癥對(duì)機(jī)體的損傷。

在膿毒癥的免疫抑制階段，由于胸腺萎縮及外周血中T淋巴細(xì)胞減少可導(dǎo)致機(jī)體免疫監(jiān)視功能減弱，對(duì)病原體的易感性增強(qiáng)，增加二次感染的可能性[32]。在多細(xì)菌誘導(dǎo)的膿毒癥動(dòng)物模型中，炎癥早期使用S1P類似物(FTY-720)抑制T淋巴細(xì)胞從淋巴器官遷出，對(duì)小鼠生存率無(wú)顯著影響[33]。然而，在檸檬酸桿菌誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠中，F(xiàn)TY-720長(zhǎng)期治療的小鼠體內(nèi)病原體清除延遲，且其脾內(nèi)的細(xì)菌含量顯著增加[33-34]。

S1P與其受體的相互作用在膿毒癥早期可增強(qiáng)固有免疫并抑制適應(yīng)性免疫反應(yīng)，促進(jìn)病原體清除，減輕膿毒癥早期的炎癥反應(yīng)，減少組織和器官損傷，提高患者生存率。然而，在膿毒癥晚期免疫抑制階段，S1P持續(xù)減弱適應(yīng)性免疫反應(yīng)可導(dǎo)致二重感染的概率升高。

2.4 S1P對(duì)凝血反應(yīng)的調(diào)節(jié)作用 在膿毒癥中，由組織因子介導(dǎo)的促凝途徑作用增強(qiáng)，抗凝血酶、蛋白C(protein C, PC)系統(tǒng)、組織因子途徑抑制物等抗凝途徑作用減弱，導(dǎo)致毛細(xì)血管大量微血栓形成，組織缺血、缺氧和器官功能障礙。凝血酶與細(xì)胞表面的血栓調(diào)節(jié)蛋白(thrombomodulin, TM)結(jié)合后可將附近細(xì)胞膜上與內(nèi)皮細(xì)胞蛋白C受體(endothelial protein C receptor, EPCR)結(jié)合的PC激活為活化PC(activated protein C, APC)。APC與蛋白S形成復(fù)合物后可滅活凝血因子Ⅷa和凝血因子Ⅴa，從而發(fā)揮抗凝作用[35]。在血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)，凝血酶可通過(guò)與EPCR結(jié)合的APC相互作用激活蛋白酶活化受體1(protease-activated receptor 1,PAR1)，繼而激活S1PR1，降低血管內(nèi)皮通透性[36-37]。凝血酶也可直接激活內(nèi)皮細(xì)胞PAR1，繼而激活內(nèi)皮細(xì)胞表面S1PR3，增加血管內(nèi)皮通透性[36,38-39]。此外，凝血酶激活的PAR1信號(hào)傳導(dǎo)可與SphK1偶聯(lián)[37]。在淋巴間隔室中產(chǎn)生的凝血酶活化PAR1后，激活SphK1并導(dǎo)致S1P水平升高。S1P作用于樹突細(xì)胞表面S1PR3可干擾DC的促炎和促凝作用。S1PR3被激活后還可通過(guò)刺激來(lái)自內(nèi)皮細(xì)胞的Weibel-Palade小體的胞吐作用誘導(dǎo)血小板聚集并促進(jìn)血栓形成[40-41]。

目前，已有研究[42]結(jié)果提示，S1P可通過(guò)與不同受體結(jié)合偶聯(lián)炎癥和凝血反應(yīng)。因此，平衡S1P在炎癥和凝血反應(yīng)中的作用可能成為治療膿毒癥的新途徑。

3 S1P的臨床研究進(jìn)展

目前關(guān)于膿毒癥患者體內(nèi)S1P水平變化的前瞻性臨床研究較為鮮見，但已經(jīng)發(fā)表的5項(xiàng)臨床觀察性研究一致提示血液S1P水平與膿毒癥患者的病情嚴(yán)重程度存在潛在關(guān)聯(lián)。Laksiri等[43]分析了28例登革熱感染患者和12名健康人(對(duì)照組)的S1P水平，與對(duì)照組相比，登革熱患者血清中S1P水平顯著降低。此外，出現(xiàn)登革熱休克綜合征患者的血清S1P水平比無(wú)休克綜合征患者低。Frej等[44]報(bào)告了202例膿毒癥患者的血漿S1P水平與患者臨床病情嚴(yán)重程度間存在顯著相關(guān)性，單純感染患者(感染但不伴有全身炎癥反應(yīng)綜合征患者)、膿毒癥患者、嚴(yán)重膿毒癥但不伴有休克患者和嚴(yán)重膿毒癥且伴有休克患者的血漿S1P水平與健康對(duì)照組相比分別下降了14%、21%、27%和46%，嚴(yán)重膿毒癥且伴有休克患者與膿毒癥患者和單純感染患者相比，其血漿S1P顯著降低。序貫器官衰竭評(píng)分(SOFA評(píng)分)是提示膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。Winkler等[45]調(diào)查了因膿毒癥、嚴(yán)重膿毒癥和膿毒癥伴休克入住重癥監(jiān)護(hù)病房的100例患者，線性回歸分析結(jié)果顯示這些患者血清S1P水平與其SOFA評(píng)分顯著負(fù)相關(guān)。同時(shí)，研究者根據(jù)患者的SOFA評(píng)分將膿毒癥患者分為0～3分、4～6分、7～9分和≥10分4組，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，4組患者血清S1P水平依次逐漸降低而死亡率依次逐漸升高。此外，膿毒癥患者血清S1P水平與提示患者病情嚴(yán)重程度的其他指標(biāo)值(降鈣素原、C反應(yīng)蛋白、肌酐、乳酸水平及液體平衡)也負(fù)相關(guān)[45]。值得注意的是，在這些指標(biāo)中，S1P濃度與SOFA評(píng)分在預(yù)測(cè)膿毒癥患者是否發(fā)生休克方面顯示出同樣的靈敏度和特異性[45]，患者血清S1P濃度每下降1 nmol/L，膿毒癥休克的風(fēng)險(xiǎn)上升1.2%。Wu等[46]的研究還提出，血漿S1P水平和血漿S1P水平與神經(jīng)酰胺比值對(duì)預(yù)測(cè)膿毒癥患者死亡率均有較高的準(zhǔn)確性，后者預(yù)測(cè)患者死亡率的準(zhǔn)確性稍高于前者。研究[46]發(fā)現(xiàn)，血漿S1P水平不僅與膿毒癥患者的病情嚴(yán)重程度相關(guān)，而且可能有提示患者在膿毒癥中機(jī)體免疫狀態(tài)的作用。循環(huán)血液中的單核細(xì)胞HLA-DR表達(dá)水平常作為機(jī)體免疫變化的重要指標(biāo)。根據(jù)血液中單核細(xì)胞HLA-DR的表達(dá)水平，將膿毒癥患者分為HLA-DR低表達(dá)組和HLA-DR高表達(dá)組，HLA-DR低表達(dá)組患者與HLA-DR高表達(dá)組患者相比，血漿S1P表達(dá)水平顯著降低[46]。近期研究[23]報(bào)告顯示，膿毒癥患者血清S1P水平還可能與患者的預(yù)后相關(guān)。膿毒癥急性期死亡患者的血清S1P水平最低，生存期超過(guò)28 d的膿毒癥患者血清S1P水平相對(duì)較高。

4 S1P的臨床應(yīng)用

血液中的S1P主要與高密度脂蛋白(high density lipoprotein, HDL)中的載脂蛋白M(apolipoprotein M, ApoM)或與血清白蛋白(serum albumin, SA)結(jié)合。已知這3種蛋白在膿毒癥患者中都減少且與膿毒癥患者的病情嚴(yán)重程度負(fù)相關(guān)[47-49]。S1P與這3種蛋白的關(guān)聯(lián)提示S1P可能與SA、HDL和ApoM有相似預(yù)測(cè)患者預(yù)后的價(jià)值。由于血小板和紅細(xì)胞與膿毒癥急性期S1P下降在功能上相關(guān)，所以結(jié)合S1P水平、血細(xì)胞比容、血小板計(jì)數(shù)、SA、HDL和ApoM可能將更好地預(yù)測(cè)膿毒癥患者的病情嚴(yán)重程度[20]。

迄今為止，尚無(wú)S1P類似物或S1P選擇性受體調(diào)節(jié)劑應(yīng)用于膿毒癥的臨床試驗(yàn)。由于膿毒癥患者血液S1P水平下降，S1P替代治療似乎是膿毒癥的一種合理的治療方法，但是內(nèi)源性S1P的生物半衰期較短[50]，因此，直接使用S1P作為治療藥物并不可行。FTY-720是S1P的結(jié)構(gòu)類似物，其在被SphK2磷酸化之后成為S1PR1有效的激動(dòng)劑。FTY-720目前作為免疫抑制劑用于治療復(fù)發(fā)型自身免疫性疾病多發(fā)性硬化癥[51]，其潛在機(jī)制是FTY-720誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞表面的S1PR1內(nèi)化，抑制淋巴細(xì)胞通過(guò)組織和外周血之間形成的S1P濃度梯度從淋巴器官進(jìn)入外周血中[52]。然而，由于FTY-720具有免疫抑制活性，其在膿毒癥患者中的應(yīng)用可能受限。近年來(lái)，多種FTY-720的化學(xué)衍生物已被開發(fā)，但其作用機(jī)制和療效仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。值得注意的是，體外觀察表明，膿毒癥過(guò)程中體內(nèi)大量的促炎細(xì)胞因子可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表面S1PR2表達(dá)增加。在這種情況下，S1PR1可能不再是血管內(nèi)皮細(xì)胞中主要的S1P受體類型[19]，此時(shí)補(bǔ)充血液中的S1P可能對(duì)患者產(chǎn)生不利影響。

5 小 結(jié)

綜上所述，S1P參與調(diào)節(jié)膿毒癥中內(nèi)皮細(xì)胞屏障功能、炎癥、免疫和凝血反應(yīng)。補(bǔ)充體內(nèi)的S1P，選擇性激動(dòng)S1PR1并抑制S1PR2和S1PR3可能成為改善早期膿毒癥患者病情的治療手段。由于膿毒癥中各個(gè)階段機(jī)體的免疫與炎癥狀態(tài)不同，根據(jù)患者病情進(jìn)展的不同階段相應(yīng)地調(diào)節(jié)S1P及其受體水平可能對(duì)患者更有利。血液S1P水平可能與膿毒癥患者的病情嚴(yán)重程度相關(guān)，血液S1P濃度可能是預(yù)測(cè)膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度和預(yù)后的潛在標(biāo)志物。由于膿毒癥各個(gè)階段的差異及患者的個(gè)體差異，S1P預(yù)測(cè)患者病情是否具有穩(wěn)定性仍需要進(jìn)一步臨床研究證實(shí)。目前有關(guān)S1P水平對(duì)膿毒癥發(fā)生發(fā)展的影響仍不清楚，S1P水平及特異性S1P受體調(diào)節(jié)劑在膿毒癥中的作用仍有待進(jìn)一步探索。