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本文刊于：中华内科杂志,,59 (06): 418-420
作者：陈铭铭 马晓春
单位：中国医科大学附属第一医院
摘要
多糖包被作为内皮细胞表面的屏障性结构，通过减少炎性因子释放、免疫细胞趋化黏附及微血栓形成，避免了内皮细胞损伤相关的器官功能障碍。在脓毒症的治疗策略中，加强对多糖包被的保护和重建，如选择合适的复苏液体，应用肝素类药物等，或可改善患者预后。关注脓毒症时多糖包被的作用，探索更直观的检测方法，寻找强有力的保护措施，将成为脓毒症治疗的新靶点。
脓毒症是一种严重危害人类健康，具有高致死性的疾病。美国和欧洲危重症学会共同推出脓毒症3.0版定义，由感染引起的宿主反应失调而致的器官功能障碍。这种反应失调包含了炎症、免疫、内分泌及凝血等多系统的交互作用，而内皮细胞在其中起到了重要的调节功能。多糖包被作为内皮细胞表面基质的重要组成部分，承载着感受、传导及调控信号通路的使命[1]。脓毒症时多糖包被的破坏将打破损伤与防御的平衡，激活过度的炎症反应，导致器官功能损伤，增加脓毒症患者病死率[2]。现从多糖包被的结构功能、脓毒症时的改变及潜在的干预靶点阐述多糖包被的重要地位。 一、了解生理状态下多糖包被的结构与功能1．多糖包被是内皮细胞表面的屏障性结构：多糖包被是由糖蛋白和糖胺聚糖组成的一种细胞外结构，常见于血管内皮细胞表面，亦可见于肠上皮细胞、黏膜及平滑肌细胞等。多糖包被的厚度因实验条件、取材部位、固定方法及观测手段不同，文献报道为40 nm~11 μm。其结构中的糖蛋白锚定在细胞膜上，调控跨膜信号传递，其中比例最多的是syndecan（共有四个亚型），其次是glypican（共有六个亚型）和CD44。与糖蛋白相结合的糖胺聚糖，主要成分包括硫酸乙酰肝素、透明质酸、硫酸软骨素等。其中，硫酸乙酰肝素所占比例高达50%~90%，带有负电荷，可与血浆中带正电荷的蛋白相结合[3]。2．多糖包被可以保护和调控内皮细胞功能：多糖包被的功能众多，如机械传感、屏障、抗凝、抗炎等，通过调节细胞微环境，参与多种疾病（如脓毒症、糖尿病和癌症等）的发生发展。生理状态下，多糖包被与白蛋白结合形成一道紧密的屏障，这道屏障和内皮细胞间的空间称为多糖包被下区（sub-glycocalyx space）。多糖包被可维持该区域无蛋白状态，使胶体渗透压几乎为零，且具有流动性，阻止血管内液体渗入内皮细胞[4]。多糖包被通过遮挡内皮细胞表面的黏附分子，避免白细胞黏附，抑制炎症反应；通过限制血小板与内皮细胞接触，避免血栓形成。多糖包被中的硫酸乙酰肝素可与抗凝血酶（antithrombin）结合，增强其抗凝作用[5]。多糖包被作为内皮细胞上的机械受体，可感知因血流速度变化引起的剪切力改变，促进内皮细胞产生一氧化氮，导致血管扩张。多糖包被的跨膜糖蛋白可作为受体或配体与细胞因子结合，激活胞内信号通路，调控能量代谢及转录合成。3．有限的检测手段限制了多糖包被的研究：多糖包被的糖胺聚糖成分在标本制备过程中容易脱落，很难通过电镜直接观察其病理变化。在临床研究中，多通过检测患者体液中多糖包被的脱落成分估测其破坏程度。亦有报道，应用旁流暗视野显微观察仪和正交偏振光谱成像仪间接观察多糖包被的厚度；在动物研究中，除上述方法外，还可应用活体显微镜估测多糖包被的厚度。 二、全面认识脓毒症时多糖包被的改变 1．水解酶增加导致多糖包被脱落，破坏屏障功能。脓毒症时，多糖包被会出现降解和脱落，导致血管内皮细胞表面屏障破坏，血浆蛋白成分或其他液体渗入细胞间隙，造成组织水肿[6]。Smart等发现，脓毒症患者血中syndecan-1、syndecan-4及透明质酸水平在入急诊24 h内已经明显升高，且与患者液体复苏量和器官功能衰竭情况相关。Yini等[7]发现，感染性休克犬血清syndecan-1和硫酸乙酰肝素水平明显升高，且升高程度与白细胞介素（IL）-6和肿瘤坏死因子（TNF）α水平呈正相关。脓毒症时，多糖包被降解的主要机制是炎症状态下产生大量的肝素酶和基质金属蛋白酶，切割掉硫酸乙酰肝素糖链和糖蛋白的胞外段。 2．激活炎症信号，产生级联反应。内皮细胞受到炎症刺激后分泌的血管紧张素-2，会阻止由血管紧张素-1活化诱导的抗炎信号，并降解多糖包被，引起局部白细胞募集及血浆渗漏。在炎症状态下，脱落的硫酸乙酰肝素和糖蛋白会释放所结合的趋化因子，引起中性粒细胞募集，扩大炎症反应。 3．过量输注液体加重多糖包被破坏。脓毒症时，多糖包被的破坏导致血管通透性增加和有效循环血容量减少。Suwarto等[8]发现，登革热感染的患者血syndecan-1水平与血浆渗漏程度及claudin-5水平密切相关。在液体复苏过程中，血液和血浆蛋白成分稀释会使多糖包被屏障变薄且稀疏，在外力作用下更易脱落。Wu等[9]发现，24h内入液量明显大于出液量的脓毒症患者，血浆syndecan-1水平明显偏高。 三、多糖包被对脓毒症治疗策略的影响1．选择合适的复苏液体：目前的研究结果提示，晶体对多糖包被不具有保护或重建的作用，相反，过多的输注晶体液会减少患者和实验动物体内多糖包被厚度，增加血中降解产物含量。部分研究提示，相对于平衡盐溶液组，应用人工胶体（如羟乙基淀粉）可降低脓毒症小鼠血浆syndecan-1和肝素酶水平，通过活体显微镜可见血管内多糖包被破坏减少[10]。一项羟乙基淀粉对严重脓毒症及感染性休克患者的预后研究（"6S"研究）显示，羟乙基淀粉可减少内皮细胞的损伤，可能与多糖包被脱落减少有关。白蛋白对多糖包被具有保护作用，在白蛋白缺失时，多糖包被中的糖蛋白分布减少，多糖包被屏障变薄。白蛋白保护多糖包被的机制可能与抑制基质金属蛋白酶对糖蛋白的破坏有关，白蛋白可运载鞘氨醇-1-磷酸盐（S1P）至内皮细胞，用以抑制基质金属蛋白酶活性。在动物实验中，白蛋白对多糖包被的修复能力并不优于血浆，但要优于生理盐水，目前暂时缺乏大样本临床研究结果[11]。新鲜冰冻血浆对多糖包被的保护作用是最显着的。应用血浆和白蛋白复苏失血性休克小鼠，血syndecan-1和硫酸乙酰肝素水平明显低于应用乳酸钠林格液复苏组，其机制可能与在达到同样的复苏终点时血浆组的总入液量少有关[12]。给予非出血的危重症患者输注新鲜冰冻血浆，可降低血syndecan-1和TNFα水平。但由于血浆中的成分复杂，尚无法从某一点阐述其对多糖包被的保护机制。红细胞和血小板通过提供S1P激活S1P受体来降低基质金属蛋白酶的活性，减少对多糖包被中糖蛋白的破坏，但保护程度因血制品的新鲜程度而异。2．应用肝素类药物与抗凝剂：肝素类药物和多糖包被中的硫酸乙酰肝素有着相似的结构，可竞争性抑制肝素酶对多糖包被的破坏。在大肠埃希菌所致的感染性休克犬模型中，普通肝素可减少血多糖包被的降解产物[7]。舒络地尔是从猪的肠黏膜中提取的一种肝素样物质，同样可抵抗肝素酶对脓毒症小鼠多糖包被的破坏，降低血管通透性，改善生存率。静脉应用舒络地尔可增加2型糖尿病患者舌下和视网膜血管多糖包被厚度，降低血透明质酸水平。在动物模型中，抗凝血酶通过与硫酸乙酰肝素结合起到保护多糖包被完整性的作用，从而有效改善微循环和内皮细胞通透性[13]。3．补充多糖类物质和人工合成多糖包被：有研究显示，除了肝素类药物，直接补充多糖成分具有保持和重建多糖包被、维持细胞屏障的作用。有研究表明，人工合成的硫酸乙酰肝素可恢复被破坏的多糖包被。近年来，纳米工艺制造的糖类复合物能模拟天然存在的多糖包被，从结构和功能上进行替代[14]。4．其他药物及治疗措施：糖皮质激素可抑制炎性细胞因子释放，减少炎症反应对多糖包被的破坏[15]。在急性胰腺炎大鼠模型中，应用氢化可的松能减少血TNFα和多糖包被降解产物水平；大剂量甲泼尼龙（30 mg/kg）可减少新生儿心脏手术中多糖包被的脱落。成纤维细胞生长因子可与脱落的硫酸乙酰肝素片段结合并激活修复通路，增强脓毒症患者降低的成纤维细胞生长因子受体信号，可能是重建多糖包被的潜在的治疗方法。糖尿病患者体内多糖包被的厚度只有健康人的一半，高血糖导致多糖包被降解，其机制可能与活性氧生成增加、激活Toll样受体信号通路有关。综上所述，结构完整的多糖包被可减少脓毒症时内皮细胞的损伤，避免进一步发生器官功能障碍。关注多糖包被的结构和功能，寻找有效的保护措施，病理状态下及时补充和重建多糖包被，将成为脓毒症治疗新的突破点。 参考文献（略） 如果觉得《【专题笔谈】脓毒症与内皮细胞损伤：多糖包被的作用值得关注》对你有帮助，请点赞、收藏，并留下你的观点哦！
