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严重烧、创伤及外科大手术应激打击极易诱发脓毒症，进一步发展可导致脓毒性休克、多器官功能障碍综合征(MODS)，是临床烧、创伤和危重患者最主要的死亡原因之一[1]。虽然早期液体复苏、抗感染治疗、营养代谢及重要器官辅助性支持治疗已取得长足进步，但由于脓毒症的确切病因及发病机制尚不明确，其病死率一直居高不下。近年来，以乌司他丁(UTI)为代表的胰蛋白酶抑制剂广泛应用于脓毒症的临床治疗，其疗效逐渐受到肯定。既往有关UTI研究主要集中在抑制蛋白酶水解、氧化应激、抗炎方面，然而这些资料并不能完全解释其在脓毒症临床治疗中的效果。因此，分析与探讨UTI在危重状态下细胞保护中的确切作用及其干预机制，对于进一步认识脓毒症的发病过程及针对性药物研发具有重要意义。
乌司他丁是一种的酸性糖蛋白，由核心蛋白和两个糖苷侧链构成，核心蛋白包含两个串联的Kunitz型结构域。UTI的前体是肝脏所分泌的前-α-胰蛋白酶抑制剂(PαI)和间-α-胰蛋白酶抑制剂(IαI )，前者由一条重链(H3)和一条轻链(双kunitz环结构)；后者由二条重链(H1和H2)和一条轻链(双kunitz环结构)构成[2]。UTI的抗炎活性主要是基于轻链中的双kunitz环，而O端连接的硫酸软骨素链与UTI引起的钙离子变化相关[3]。
严重脓毒症患者的病死率与其血浆胰蛋白酶抑制剂水平下降显著相关[4]。人胰蛋白酶抑制剂基因缺陷的脓毒症小鼠死亡率明显增加[5]。UTI因其强大的抗蛋白酶作用以及源自人体，具有无免疫原性、不良反应罕见等优势，上市以来广泛用于急性胰腺炎治疗且疗效显著[6]。UTI在脓毒症领域的相关研究基础上，国内学者率先将UTI和免疫增强剂α1胸腺肽联合应用于治疗脓毒症，发现患者预后明显改善[7,8,9]；同样，韩国学者通过UTI辅助治疗严重脓毒症患者，其病死率亦显著降低[10]。
上述关于UTI的临床观察初步揭示了其治疗脓毒症的显著作用。印度学者通过多中心、随机双盲、安慰剂对照试验发现，UTI(20万IU/12 h×5 d)可以显著降低严重脓毒症患者28 d的病死率。与此同时，UTI可降低器官功能障碍的发生、减少呼吸机的使用天数、缩短平均住院时间，显现出显著的器官保护效应[11]。该资料填补了UTI治疗脓毒症多中心临床试验的空白，并充分肯定了UTI在脓毒症治疗的重要作用。
脓毒症发病机制十分复杂，涉及感染、炎症、免疫、凝血及组织损害等一系列病理生理问题。业已明确，机体免疫细胞(包括中性粒细胞、单核-巨噬细胞、淋巴细胞、树突状细胞等)及内皮细胞受损是脓毒症免疫反应紊乱和凝血功能障碍的关键环节[12]。此外，近年来脓毒症引起的心、脑损害，发生脓毒症心肌病、脓毒症脑病等逐渐引起人们关注。以下结合近年UTI在脓毒症发病过程中的细胞保护效应及其机制进行简要阐述。
中性粒细胞嗜天青颗粒中弹性蛋白酶(NE)，裂解后成为"胰蛋白酶抑制剂"，从而具有强大的抗炎活性。炎症反应中直接造成细胞和组织损伤的多种毒性蛋白酶，如弹性蛋白酶、糜蛋白酶、髓过氧化物酶、水解蛋白酶等，均含有丝氨酸蛋白酶成分。UTI的抗炎活性主要是基于轻链中的双kunitz环与丝氨酸蛋白酶结合，从而拮抗这些毒性蛋白酶，实现对细胞和组织最直接的保护[2,13]。
据报道，脓毒症发病过程中不成熟中性粒细胞比例增加及其趋化功能障碍普遍存在，外源性中性粒细胞治疗脓毒性休克虽然有效，但由于其操作复杂性、局限性，无法满足脓毒症干预的临床需求[14]。通过对UTI治疗组脓毒症患者外周血进行观察发现，其外周血多形核中性粒细胞(PMN)水平升高，院内感染的风险显著降低。UTI能抑制信号转导及转录激活因子1(STAT1)活性及NF-κB通路活化，进而降低促炎细胞因子(高迁移率族蛋白B1、TNF-α和IL-6)基因表达与分泌[3,15]。总之，UTI在改善天然免疫反应的同时可减轻中性粒细胞功能障碍，可能与诱生型一氧化氮合酶(iNOS)表达下调所致NO产生减少、趋化因子受体-2(CXCR2)表达受抑相关[16]，但其确切机制尚有待进一步探讨。
单核细胞从血液循环中迁移分化为巨噬细胞，分布于全身不同组织，是机体抵抗微生物入侵的第一道防线，主要识别和提呈病原体，产生大量炎症介质，并激活适应性免疫。在病原体的识别过程中，巨噬细胞通过一系列细胞表面受体来识别病原微生物，然后通过Toll样受体(TLRs)发挥胞内信号传递效应。UTI作为非特异性抗炎药物，最早发现其主要通过减少巨噬细胞表面的脂多糖(LPS)受体和(或)灭活TLR4受体[17]，减少钙离子内流和细胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化，抑制核转录因子NF-κB或早期生长转录因子-1(EGR-1)活化，进而抑制炎症细胞因子的表达[18,19]。
值得指出的是，UTI可通过单核-巨噬细胞在维持组织内环境稳定和再生过程中同样发挥重要调节作用。有资料证实，UTI通过抑制EGR-1表达下调单核细胞中组织因子(TF)表达，从而减轻大鼠LPS诱导的凝血异常，改善微循环[20]。此外，在严重炎症反应状态下，UTI在肿瘤坏死因子刺激基因-6(TSG-6)的作用下，通过与透明质酸受体、活化炎症细胞表面CD44结合，保证细胞外基质的稳定并发挥组织重塑作用[21,22]。遗憾的是，目前尚缺乏有关UTI能否参与调控巨噬细胞增殖、分化以及调节适应性免疫的相关报道。
淋巴细胞是免疫应答中起核心作用的细胞，T淋巴细胞系机体发生应激时最易受影响且功能变化显著的一类淋巴细胞。T淋巴细胞增殖活性降低、凋亡增加，调节性T细胞(Treg)凋亡减少可能是脓毒症免疫功能紊乱的关键环节。
UTI可防止脾脏和胸腺缩小及损伤，增加T淋巴细胞和B淋巴细胞在外周血、脾脏和胸腺的数量，抑制T淋巴细胞在脾脏和胸腺中的凋亡[23]。脓毒症患者中辅助性T细胞(Th)1/Th2平衡被破坏，UTI阻止Th0向Th2方向分化[24]。Treg作为免疫系统的主要调节者，在淋巴细胞凋亡引发的免疫抑制过程中发挥独特作用。UTI可明显下调严重脓毒症患者Treg和Th17表达，纠正Treg/Th17平衡失调，提高CD14＋单核细胞人白细胞DR抗原(HLA-DR)表达，从而改善严重脓毒症患者的细胞免疫状态。这一作用可能与UTI有效地抑制炎症介质IL-17、IL-6、IL-10的产生，下调促炎反应，并中断炎症反应的恶性循环有关。既往研究提示UTI可能有助于纠正脓毒症患者T淋巴细胞免疫功能紊乱，但其确切作用与调控机制尚不清楚。
血管内皮细胞(VEC)不仅是炎症反应中被动的靶细胞，也是一种效应细胞，其功能异常是脓毒症微循环功能障碍的重要病理生理基础。脓毒症发病过程中凝血和炎症之间紧密联系，凝血系统的功能失调可导致弥散性血管内凝血(DIC)，进一步诱发MODS危及生命[25]。
有资料显示，UTI能同时抑制多种酶(α-凝血酶、纤溶酶)活性，抑制凝血因子(Ⅴ、Ⅷ)活化并保护抗凝、纤溶因子，从多个途径阻断DIC的发展[26]。UTI改善凝血功能的优势在于它对血管内皮细胞的保护效应[27]：一方面，UTI通过抑制脓毒症病理过程中α1蛋白酶抑制剂(A1PI)氧化灭活，抑制中性粒细胞内外NE活性，减轻炎症反应时NE释放造成的内皮细胞损伤；另一方面，下调细胞间黏附分子-1(ICAM-1)及CD11b表达，减少白细胞与血管内皮细胞的黏附，明显减轻血管内皮细胞的损伤[28]。上述诸多途径综合作用使得UTI在减轻内皮细胞损伤方面效果突出，从而改善微循环与组织灌注。例如，有研究证明UTI能改善中性粒细胞介导的内皮损伤，进而减轻肺损伤，降低ALI/ARDS患者病死率[29,30]。
有学者在常规治疗的基础上加用UTI并观察使用前后不同时间点脓毒症患者外周血凝血酶原时间(PT)、凝血酶时间(TT)、活化部分凝血激酶时间(APTT)、纤维蛋白原和D-二聚体等指标的变化，结果观察到应用UTI至7 d时，患者PT、TT和APTT缩短显著，D-Dimmer水平也明显下降[31]。另据报道，大剂量UTI治疗脓毒症患者，证实其APTT可呈剂量依赖的方式缩短[27]。Fukutake[32]在探究UTI抗凝机制时发现，其与抗凝血酶Ⅲ不同，UTI同血栓调节蛋白结合位点与凝血酶亦不同，且对活化蛋白C无直接抑制效应，相关确切作用机制不清，但与肝素联用可明显增强其作用。
UTI除对炎症免疫细胞发挥重要调节效应外，在缺血再灌注损伤中对机体重要器官的实质细胞(如肝细胞、心肌细胞、神经细胞)亦有显著保护作用。严重感染时，低灌注和细胞坏死所释放大量的氧自由基、溶酶体酶等都是重要且常见的促炎物质[33]。UTI通过抑制溶酶体酶和自由基或降低Ca2＋超载从而在肝脏缺血再灌注损伤中起保护作用；UTI还通过活化激酶PI3K-Akt和ERK1/2，并减弱p38 MAPK和JNK等信号通路，改善心肌缺血再灌注损伤进而保护心肌细胞[34]；新近有资料提示，UTI能抑制心肺复苏后大脑皮层炎症因子(TNF-α、IL-6)表达、抑制髓过氧化物酶和丙二醛活性及减少神经细胞凋亡，显著增加自主循环后神经元数量，在心肺复苏后改善神经细胞损伤中发挥重要作用[35]。综上所述，UTI通过抗水解酶、抗炎及保护重要器官3方面发挥脓毒症的治疗作用。除此之外，目前UTI还应用于心、脑术后、胆管逆行造影的预防治疗、缺血再灌注损伤及心肺复苏后神经保护等多个领域。
UTI作为非特异性抗炎药物，一方面具有较强的抗炎作用，同时兼备细胞膜、溶酶体膜稳定剂和氧自由基清除剂的功效。近年来的资料提示，UTI可增加脓毒症外周血中性粒细胞数量和改善其免疫功能异常，并减少免疫细胞凋亡和调节T淋巴细胞亚群比例，同时还能够减轻内皮细胞损伤、纠正凝血功能紊乱与线粒体氧利用障碍，进而改善微循环与组织灌注。由此可见，UTI可能影响机体炎症反应、免疫应答、凝血系统等脓毒症病理过程的重要环节，促进机体恢复正常的宿主防御反应，从而防治严重感染并发症的发生与发展。
UTI的临床研究表明，它在降低感染相关指标、缩短住院时间、保护器官功能和提高脓毒症患者生存率等方面具有明显效果。尽管如此，UTI用于治疗脓毒症仍然存在许多悬而未决的问题：(1)作为临床用药，UTI治疗脓毒症时机、剂量、疗程、禁忌证及该药的毒副作用等均未明确；(2)许多基础实验揭示，UTI对炎症因子的合成与释放抑制作用明显，但其确切细胞信号调控环节仍有待澄清；(3)目前有关UTI治疗脓毒症的临床试验报道较少、样本量有限，缺乏大规模、多中心、有说服力的临床研究资料；(4)UTI在脓毒症机体细胞免疫功能紊乱中的调节作用、分子机制探讨甚少，加强其研究对于从新的角度深入认识UTI在脓毒症患者治疗中的作用具有重要意义。总之，无论临床观察或是基础实验，UTI都值得我们进一步研究，如果能明确其治疗脓毒症的确切临床效果并深刻揭示相关干预机制，将为严重脓毒症的防治提供新方法、开辟新途径。
