于凡，赵文静

(徐州医科大学附属医院重症医学科，江苏 徐州 221000)

脓毒症病情凶险，是目前危重患者的常见死因，虽然现代医学对该病的病理生理认知及诊疗水平一直在进步，但其病死率仍居高不下，已成为重症监护病房(intensive care unit, ICU)的首要问题[1]。临床数据显示，脓毒症患者的高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)水平下降了40%～70%，这与预后不良有关。载脂蛋白A1(apolipoprotein A1，Apo A1)缺失小鼠的实验研究表明，HDL-C缺乏的小鼠易发生脓毒性死亡，故HDL-C具有保护作用[2]。本文旨在对HDL-C在脓毒症中的代谢和发挥的作用做出分析与综述。

1 HDL-C的组成

脂蛋白是机体用来运输富含脂质分子的大分子复合物，由磷脂层组成，包括脂质核心(胆固醇、甘油三酯和胆固醇酯)以及位于磷脂表面的载脂蛋白，并由肝脏和外周组织中的细胞识别，从而进行脂质交换[3]。根据其相对密度将脂蛋白分为五类：乳糜、极低密度脂蛋白胆固醇、中间密度脂蛋白胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C)和HDL-C。HDL-C在肝脏(主要)和小肠合成，有80余种蛋白质成分和超过200种脂质成分。HDL-C功能组分包含载脂蛋白、卵磷脂-胆固醇脂酰转移酶(lecithin-cholesterol acyltransferase,LCAT)、血小板活化因子乙酰水解酶(platelet activating factor acetyl hydrolase, PAF-AH)、对氧磷酶(paraoxonase，PON)、α1-抗胰蛋白酶[4]、胆固醇酯转运蛋白(cholesterol ester transfer protein,CETP)、磷脂转移蛋白及急性期蛋白等。

2 脓毒症时HDL-C的代谢变化

2.1 分泌型磷脂酶A2增加

感染和组织损伤导致脂蛋白浓度、组成和功能均发生重大变化，可能对炎症调节产生关键影响。分泌型磷脂酶A2(secretory phospholipase A2,sPLA2)是一种具有磷脂酶活性的急性期蛋白。许多组织细胞都能够合成，如血管平滑肌细胞、中性粒细胞、血小板和肝脏。sPLA2水解磷脂，主要是磷脂酰乙醇胺，并从sn-2位置裂解多不饱和脂肪酸。这些脂肪酸特别容易发生过氧化，过氧化时自由基的攻击会导致异前列腺素的生成，引起炎症和血管收缩。在脓毒症的动物模型和一些初步的临床研究中，sPLA2的水平升高[5, 6]。sPLA2增加HDL-C及其载脂蛋白的分解代谢，从而降低血浆HDL-C水平。一项专门针对脓毒症人群的研究表明，sPLA2与脓毒症早期诊断有很强的相关性，同时能够鉴别诊断脓毒症和非脓毒症[7]。

2.2 血清淀粉样蛋白 A增加

血清淀粉样蛋白 A(serum amyloid A,SAA)是3种主要的HDL-C急性期蛋白之一，由肝细胞受到细胞因子如白细胞介素1(interleukin-1,IL-1)、IL-6、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis α，TNF-α)等刺激时产生。急性期时，其血清水平可能比正常水平(1～5 mg/ml)高出1 000倍(500～1 000 mg/ml)。在感染和炎症时，SAA取代Apo A1，成为急性时相HDL-C的主要载脂蛋白，导致正常的HDL-C减少，而总急性时相HDL-C保持不变[8]。SAA激活血管平滑肌细胞单核细胞趋化蛋白-1，使HDL-C从抑制炎症转变为促进炎症的急性期HDL-C。另外，SAA的增加加强了急性时相HDL-C的分解代谢。体内实验表明，SAA能够激活 sPLA2，促进降解HDL-C载脂蛋白和胆固醇酯。体外实验却表明，SAA对sPLA2并无这种作用[9]。Yu等[10]研究表明，SAA可作为危重患者脓毒症的独立预后指标，缩短确诊时间，提高治疗决策水平。

2.3 Apo A1降低

在脓毒症时，SAA、触珠蛋白和血浆铜蓝蛋白会替代Apo A1成为主要的蛋白质，引起Apo A1水平下降。Apo A1是HDL-C最主要的蛋白组分，并具备多种关键性功能，包括逆向转运胆固醇、清除脂多糖和脂磷壁酸发挥抗炎及调节免疫作用[11]。研究人员发现危重病患者的死亡率随Apo A1水平下降而增加。

2.4 LCAT降低

LCAT是在肝脏中合成的一种酶，在血液中以游离或与脂蛋白结合的形式存在，在血浆中起催化作用。LCAT可以经过转酯化反应促成新生成的盘状HDL-C游离胆固醇的酯化，降低HDL-C中游离胆固醇的浓度，形成胆固醇从细胞膜流向血浆脂蛋白的浓度梯度，从而促进肝外组织游离胆固醇向HDL-C的外流[12]。人和小鼠LCAT缺乏症与HDL-C和Apo A1水平显著降低有关，并且脓毒症时LCAT合成减少，导致胆固醇酯形成受损和HDL-C成熟[13]，可能是HDL-C减少的一个因素。

2.5 PON1降低

PON1是一种由肝脏合成的重要抗氧化酶，可以增加巨噬细胞对自由基清除。PON1可能通过水解脂质过氧化物、胆固醇酯及磷脂来保护脂蛋白免受氧化，从而限制内皮细胞的活化。研究表明氧化脂质在动脉粥样硬化形成中具有关键作用，并通过增加黏附分子的表达来促进单核细胞的迁移。然而，研究者发现PON1可以抑制这种反应，起到抑制炎症作用[14]。所以在脓毒症时，在急性时相HDL-C丢失了保护性酶PON1、PAF-AH，同时伴有SSA和血浆铜蓝蛋白的增加，将导致急性期 HDL-C 抗氧化作用丢失。实验表明，脓毒症患者血清PON1水平与过氧化物水平呈负相关，HDL-C未能发挥抗氧化应激作用[15]。

2.6 PAF-AH降低

PAF-AH是一种HDL-C相关酶，可以水解PAF sn-2位置的乙酰基基团，从而使PAF分子失活，PAF-AH还能水解LDL-C中磷脂中的氧化脂肪酸，从而保护LDL-C免受进一步的氧化。PAF可以引起白细胞的激活，增加血管通透性，并导致低血压。因此，PAF-AH可能通过抑制循环PAF的活性而减轻炎症反应。PAF-AH与HDL-C的其他组分协同作用，可提供保护，使其免受全身感染。脓毒症时HDL-C转变为急性时相HDL-C，引起PAF-AH活性下降[16]。

3 HDL-C对脓毒症的保护机制

HDL-C对脓毒症有多种保护作用，包括内毒素解毒、抑制免疫效应细胞炎症信号和抑制血管内皮细胞的活化。

3.1 解毒作用

细菌感染是脓毒症的主要原因。感染后革兰阴性菌释放脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)与Toll样受体4(Toll-like receptor 4，TLR4)结合，启动下游信号级联反应。TLR4结合导致促炎基因活化，产生大量细胞因子，如TNF-α和IL-6，导致细胞损伤。TLR4与MD-2、CD14和LPS结合蛋白(LPS binding protein,LBP)等其他蛋白质都可以识别LPS。LBP催化LPS向CD14的转移，从而增强LPS诱导的细胞活化[17]。为了防止对LPS的过度反应，宿主开发了几种控制机制，包括抑制LPS结合蛋白和血浆脂蛋白。HDL-C和其他血浆脂蛋白可以结合和中和LPS和革兰阳性细菌脂磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)。在内毒素血症大鼠中，HDL-C给药后注入LPS，急性时相HDL-C可减轻LPS所致的器官损伤，并伴有较低的TNF-α和一氧化氮生成[18]。急性时相HDL-C除了在LPS中和中发挥作用外，还通过促进LPS的清除，发挥其对脓毒症的保护作用。事实上，血液中几乎所有的LPS均以LPS-HDL-C 复合体的形式存在。HDL-C的受体bi型清道夫受体(scavenger receptor bi，SR-bi)结合并介导LPS的摄取，HDL-C促进这种作用。急性时相HDL-C也抑制LPS诱导的中性粒细胞活化。最近，De Nardo等[19]研究发现，急性时相HDL-C促进巨噬细胞中ATF3的表达，这是一种抑制TLR2表达的转录调节因子。值得注意的是，HDL-C对TLR诱导的炎症的保护作用在体外和体内都完全依赖于ATF3。

Berbee等[20]研究发现，在注射肺炎克雷伯杆菌24 h后，Apo C1小鼠体内TNF-α水平与Apo C1成正相关，48 h后，Apo C1-/-的小鼠细菌数量是Apo C1小鼠的25倍，这表明急性时相HDL-C对脓毒症有保护作用的另一个机制是诱导机体对革兰阴性菌的早期炎症反应，有助于维持宿主早期对LPS的敏感反应。Apo C1与LPS结合，阻止肝脏和脾脏清除LPS，从而刺激LPS诱导的促炎反应，防止脓毒性死亡。这些发现表明，细菌在血液中扩散后，当LPS释放到血浆中时，Apo C1与LPS结合，并呈现给巨噬细胞等反应细胞，从而导致促炎细胞因子的快速产生，起到有效根除细菌感染的作用。

Apo A1是一种主要的HDL-C成分，抗炎作用中起着核心作用，并具有对脓毒症的保护作用。Apo A1可以经过蛋白质与蛋白质的相互作用直接灭活细菌内毒素,还能通过C-末端的功能位点中和LPS，同时也抑制LPS诱导的单核细胞释放细胞因子[21]。此外，Apo A1还降低了大鼠LPS攻击过程中TNF-α的水平，提高了大鼠的存活率，提示Apo A1可能抑制LPS与巨噬细胞的结合，从而抑制与脓毒症相关的炎性细胞因子的产生。有研究表明，在小鼠中，Apo A1的过度表达(导致血清Apo A1和HDL-C的升高)可减轻LPS所致的肺和肾急性损伤。LPS诱导的促炎细胞因子减少，以及CD14在肝、肺中表达减少，对全身炎症和多器官损害具有保护作用。

LTA可以激活TLR 2/6通路，产生大量细胞因子，引起细胞损伤。考虑到LPS和LTA之间的结构相似，HDL-C很可能通过SR-bi介导的LTA摄取来中和LTA，并促进LTA清除。

3.2 调节巨噬细胞炎症反应

巨噬细胞是脓毒症中产生细胞因子的主要细胞。巨噬细胞的炎症反应是对抗感染所必需的。然而，巨噬细胞的调节失调会产生过多的细胞因子，导致脓毒症的血管内皮功能障碍和器官损伤。研究者发现HDL-C是巨噬细胞炎症反应的关键调节因子，HDL-C促进巨噬细胞释放游离胆固醇，从而抑制LPS引起的巨噬细胞炎症反应[22]。

3.3 调节内皮细胞功能

内皮细胞被LPS和炎性细胞因子激活。如前所述，HDL-C通过促进LPS的解毒和抑制巨噬细胞炎性细胞因子的产生而减弱血管内皮细胞的激活。此外，早期的研究表明HDL-C具有多种调节血管内皮细胞功能的活动。(1)白细胞与内皮细胞的黏附是白细胞在炎症反应中迁移到组织中的必要的第一步。急性时相HDL-C在体外和体内急性炎症模型中均能抑制细胞因子诱导的内皮细胞黏附分子(VCAM-1、iCAM-1和E-selectin)的表达。(2)急性时相HDL-C还能防止内毒素休克大鼠中性粒细胞的黏附和迁移，在内毒素休克、失血性休克和缺血再灌注损伤的大鼠模型中能预防炎症浸润和随后的多器官功能障碍。(3)eNOS的活化[23]。eNOS在小血管生成的NO对于促进小血管的血液供应和抑制脓毒症中的血栓形成至关重要。早期研究表明，HDL-C激活eNOS以不依赖于SR-bi的方式释放NO。(4)通过促进前列环素和COX2的产生，抑制组织因子和黏附分子的表达，防止内皮血栓的激活[24]。

3.4 促进受损T细胞凋亡

约95%的胸腺细胞在胸腺内的阳性和阴性选择中发生凋亡，仅有5%的胸腺细胞发育成熟并输送至胸腺外。糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor，GR)对胸腺细胞凋亡有促进作用，糖皮质激素在进入细胞后与GR结合，导致GR从胞浆转移到细胞核，GR作为转录因子激活凋亡信号。SR-bi是一种HDL-C受体，主要在肝脏和类固醇组织中表达，从HDL-C中摄取胆固醇酯，为肾上腺合成糖皮质激素。HDL-C与SR-bi结合后能显著增强去除脓毒症时出现的大量应激胸腺细胞能力，产生合适的胸腺细胞，避免功能受损的T细胞的出现[25]。

3.5 调节补体功能

脓毒症时，通过经典途径、旁路途径、凝集素途径激活的大量补体引发一连串的蛋白质分解，导致大量的促炎细胞因子的产生和攻膜复合物的形成。HDL-C携带许多已知的补体抑制剂。聚集素与循环中的Apo A1形成复合物，并能抑制c5b-9复合物的溶细胞活性。HDL-C上的Apo E也可结合补体调节蛋白因子H，参与旁路途径调节。Apo A1和Apo A2干扰大量攻膜复合物的形成和插入细胞膜[26]，从而保护内皮细胞免受补体诱导的细胞死亡。

4 HDL-C的临床研究

脓毒症患者的死亡率高，寻找能够预测脓毒症预后的生物指标一直是科学家们努力研究的方向。陈珍等[27]对收入ICU的89例老年脓毒症患者研究发现，死亡组HDL-C水平明显低于存活组(P<0.05)，logistic回归分析显示HDL-C和APACHEⅡ评分是影响老年脓毒症患者预后的2个独立影响因素；且HDL-C水平越低，APACHEⅡ评分越高，患者预后越差，这表明HDL-C是一种保护性因素。Cirstea等[28]对急诊科疑似脓毒症患者的研究表明，相较于血乳酸等传统脓毒症预后预测指标，HDL-C可以较好地预测多器官功能障碍综合征的发展(AUC=0.749，最佳截断值为30.9 mg/dl,灵敏度0.716，特异度0.690)和28 d死亡率(AUC=0.818，最佳截断值为25.1 mg/dl，灵敏度0.857，特异度0.699)。然而，Guirguis等[29]最近的一项旨在分析低胆固醇水平与脓毒症事件之间的关系的研究发现，HDL-C可能与脓毒症的发生无关，LDL-C水平<3.49 mmol/L则易于发生脓毒症，这可能是因为该研究选取的是长期存在慢性炎症的患者，HDL-C在慢性炎症状态下会变为功能失调和促炎，从而失去保护作用。一项前瞻性研究发现功能失调的HDL-C(Dys-HDL-C)与SOFA评分具有显著相关性(r=0.23,P=0.024)，死亡组比存活组Dys-HDL更高(P=0.016),提示早期的dys-HDL-C水平与脓毒症中器官衰竭的严重程度有关[30]。

5 HDL-C的治疗前景

用Apo A1蛋白或Apo A1模拟肽制成的合成高密度脂蛋白胆固醇(sHDL-C)和重组高密度脂蛋白胆固醇(rHDL-C)是一种改善HDL-C生物学活性的新策略。基于HDL-C保护性作用的一系列研究发现，重组高密度脂蛋白(rHDL-C)系统性输注如Apo A1、Apo A1 Milano、CSL-111、HDL-C模拟肽，可以增加HDL-C[31，32]，改善肾和肝脏功能，抑制细胞因子TNF-α，IL-1β，IL-6，下调 CD14 单核细胞水平。

包括治疗脑血管病的第二阶段临床试验在内的实验和临床研究表明，输注sHDL-C可提高循环HDL-C水平，改善内皮功能，减少血小板聚集[33]。住院时HDL-C水平与脓毒症患者的生存率呈正相关。HDL-C替代治疗已成为脓毒症研究的热门领域。体内体外实验均表明HDL-C不仅通过维持内皮屏障的完整性和逆转胆固醇的转运而赋予心脏保护作用，而且还能对抗炎症和氧化。

6 小结

HDL-C可能在促进LPS/LTA解毒、抑制巨噬细胞炎症反应和抑制血管内皮细胞活化、调节补体等方面发挥重要作用，可能对脓毒症内皮功能障碍有多种保护作用。sHDL-C及rHDL-C系统性输注改善炎症反应失调引起的器官功能障碍对机体的损伤。因此，rHDL-C和sHDL-C具有治疗脓毒症患者的潜力，能降低患者死亡，有望成为临床治疗脓毒症的研究靶点。