DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.36.35
张余梁, 徐升, 郝芮, 张少恒, 章怡祎
| 【作者机构】 | 上海中医药大学附属龙华医院重症医学科; 复旦大学附属中山医院老年医学科; 复旦大学附属中山医院麻醉科 |
| 【分 类 号】 | |
| 【基 金】 | 上海市名老中医学术经验研究工作室建设项目(SHGZS-202243)。 |
脓毒性心肌病(sepsis induced cardiomyopathy,SIC)是脓毒症最严重的并发症及主要死因之一,直接影响脓毒症患者的预后。研究显示,约64%的重症脓毒症或脓毒性休克患者可出现不同类型的心肌功能障碍,包括左心室舒张、收缩功能障碍及右心室功能障碍[1]。伴心功能障碍的脓毒症患者病死率高达70%,无心功能障碍的脓毒症患者病死率仅为20%[2]。因此有效防治SIC可为降低脓毒症死亡率的重要因素。
SIC特征为左心室扩张、充盈压正常或较低,右心室和/或左心室功能障碍且可逆[3]。其机制包括过度炎症反应、循环及微循环异常等。研究显示,SIC病因复杂,炎症是关键始动因素[4]。通过抑制炎症、稳定线粒体功能等可减轻心肌损伤,适当心脏保护能改善患者生存率,降低病死率,优化预后。
严重的全身炎症风暴是SIC发病的关键机制之一,主要由感染引起,病原体释放的病原体相关分子模式激活宿主的免疫反应。大量促炎性细胞因子的快速释放形成细胞因子风暴,炎症反应通过激活多条细胞信号通路影响心肌功能。免疫细胞识别这些信号后,释放多种促炎性细胞因子如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1、白细胞介素-6等,进一步增强机体炎症反应[5]。
Walley[6]研究显示,脓毒症相关的细胞因子风暴通过多途径导致心功能不全,炎症介质抑制L型钙通道及肌浆网钙释放,削弱心肌收缩;钠-钙交换紊乱及钾通道异常加剧钙超载和心律失常风险;细胞因子还抑制肌球蛋白磷酸化、诱导一氧化氮过量生成,破坏收缩机制;线粒体功能障碍使三磷酸腺苷合成减少,导致心肌能量供应不足。
Hobai等[7]研究显示,脂多糖及促炎性细胞因子长时间作用可抑制成年大鼠心室肌细胞收缩功能,提示其直接参与脓毒症心肌抑制。Fattahi等[8]研究显示,补体C5a通过激活MAPK(p38、ERK-1/2、JNK-1/2)和Akt信号通路诱发心肌功能障碍,应用p38 MAPK抑制剂可减轻该损害。
Kalbitz[9]研究显示,脓毒症中三磷酸腺苷释放及钾离子外流激活核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors protein,NLRP)炎症小体,促进胱天蛋白酶(cysteine aspartic acid specific protease,Caspase)-1活化及白细胞介素-1β 等促炎性细胞因子释放,加重炎症反应。心肌细胞中NLRP3通过C5a受体依赖机制诱导白细胞介素-1β 释放致心功能异常,缺失NLRP3则减轻损伤并降低炎症水平。NADPH氧化酶2抑制剂可抑制C5a诱导的活性氧及白细胞介素-1β 产生,提示NADPH氧化酶参与调控。
除炎症因子的直接作用外,脓毒症还可通过诱发能量代谢障碍与氧化应激,导致心肌细胞损伤和功能障碍,引起心肌能量代谢的严重紊乱。
脓毒症引发的能量代谢障碍是器官功能损害的一项重要机制,其促使细胞代谢向无氧糖酵解转变,造成乳酸堆积和酸中毒。微循环障碍引起组织缺氧,稳定缺氧诱导因子-1α,加剧代谢异常。受损线粒体释放损伤相关的分子模式如线粒体DNA和三磷酸腺苷,通过激活TLR9/P2X7等受体加剧炎症;肠道菌群失调减少短链脂肪酸生成,影响能量供应及器官保护。
感染可导致心肌细胞氧和营养供应不足,加重能量代谢障碍。冠状动脉微循环功能障碍损害血管舒张功能和微循环,其激活导致病理性心肌重塑及凋亡,损害心功能,形成恶性循环,促进心力衰竭进展。
脓毒症诱导的复杂病理环境激活多种调节性细胞死亡途径,主要包括细胞凋亡与焦亡、细胞自噬、铁死亡,以及近年来被广泛关注的中性粒细胞外陷阱形成所致的细胞死亡,相较于其他心肌疾病,SIC中调节性细胞死亡的激活具有鲜明的脓毒症驱动特性和多重信号交互特点。
在脓毒症中,多种调节性细胞死亡方式参与心肌损伤的进程。细胞凋亡由肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β 等炎症因子通过激活Caspase信号通路及线粒体途径引发,氧化应激与钙超载可加速该过程[10]。细胞焦亡主要由NLRP3炎症小体激活驱动,通过释放白细胞介素-1β 等因子加剧炎症反应及心肌纤维化[11]。铁死亡作为一种铁依赖性死亡方式,由脂质过氧化物积累引起,抑制铁死亡,可减轻心肌细胞损伤[12]。中性粒细胞胞外诱捕网形成是中性粒细胞通过释放中性粒细胞胞外诱捕网(由DNA、组蛋白和抗菌蛋白组成)参与心肌损伤的过程,中性粒细胞胞外诱捕网不仅促进炎症和微血栓形成,还具有直接细胞毒性,靶向抑制中性粒细胞胞外诱捕网形成或清除中性粒细胞胞外诱捕网已成为潜在的治疗策略[13-14]。
肾素-血管紧张素系统主要通过血管紧张素Ⅱ与血管紧张素Ⅱ1型受体结合,调节血管收缩及心脏功能。其过度激活可导致心肌纤维化、心脏重构及功能恶化。研究显示,抑制肾素-血管紧张素系统(如使用血管紧张素转换酶抑制剂或血管紧张素Ⅱ1型受体拮抗剂)有助于改善心功能,延缓心力衰竭进展[15]。脓毒症可引起肾素-血管紧张素系统紊乱,经典血管紧张素转换酶/血管紧张素Ⅱ/血管紧张素Ⅱ1型受体轴功能异常,表现为血管紧张素Ⅱ水平下降及血管紧张素Ⅱ1型受体表达下调,可能促进脓毒症相关急性肾损伤的发生。此外,非经典通路血管紧张素转换酶2/血管紧张素1-7/Mas受体可能具有保护作用,具体机制尚待深入研究。
严重感染常引发凝血系统紊乱,表现为弥散性血管内凝血,微血管栓塞导致心肌灌注减少。随着病情进展,血小板与凝血因子大量消耗显著增高出血风险。弥散性血管内凝血不仅加剧多器官功能衰竭,还可进一步损害心肌供氧与心功能,从而提高患者死亡率[16]。该凝血障碍同时促进血栓形成,加重心肌缺血及氧化应激,最终引发心功能不全。
脓毒症通过炎症反应促使组织因子大量表达,激活外源性凝血途径,引发微血管内纤维蛋白沉积和微血栓形成,并与白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α 等促炎性细胞因子共同导致微循环障碍。同时,脓毒症抑制蛋白C系统、抗凝血酶等生理抗凝机制,并降低组织因子途径抑制物活性,进一步增高血栓风险[16-17]。纤溶系统受到抑制,表现为纤溶酶原激活抑制剂-1释放增多、纤维蛋白降解受阻,加剧微血管纤维蛋白沉积。上述机制相互促进,共同加重凝血功能紊乱、心肌缺血及氧化应激,最终导致心功能衰竭。
现有对SIC的治疗策略主要集中在抗炎治疗、改善微循环、保护线粒体和抗凝等方面,但存在一定的局限性[18-19]。
抗炎是SIC治疗的核心之一,常通过抑制NF-κB、MAPK等炎症信号通路减少炎症反应。常用的抗炎药物包括糖皮质激素和特异性抑制剂,如白细胞介素-6抑制剂。然而,这些抗炎药物可能带来免疫抑制的副作用,使患者更易感染,尤其是长时间使用可增高继发性感染的风险。
通过一氧化氮供体或使用调节血管活性的药物(如多巴胺、去甲肾上腺素)改善微循环,旨在提高组织灌注。然而,这些药物可能导致血压波动和心脏负荷增加,特别是高剂量使用时可能引发心脏不良反应,影响患者预后。
线粒体功能障碍是SIC的关键病理机制之一,抗氧化剂(如辅酶Q10)和线粒体功能调节剂(如米诺环素)被应用于减轻氧化应激,保护心肌细胞。然而,这些干预措施的实际效果仍在研究中,且不同研究结果不一,尚未形成统一的临床共识。
低分子肝素等抗凝药物被用于降低血栓形成风险,尤其是在预防弥散性血管内凝血进展方面显示出一定效果。然而,抗凝治疗可增高出血风险,特别是在脓毒症患者中,出血倾向已增强,因此在抗凝剂的使用中需谨慎权衡出血风险与治疗收益。
尽管SIC的治疗在一定程度上能缓解疾病进展,改善患者预后,但由于脓毒症病理机制的复杂性和个体差异,单一的治疗手段常难以全面控制病情。未来的治疗发展方向可能在于多靶点的联合疗法,通过个体化的综合治疗,进一步提高SIC患者的生存率和生活质量。
传统中医理论体系中无“脓毒症”病名记载,但根据其临床表现和演变过程,可从《伤寒论》《温热论》中发现相似症状的记载,故将其归于“热病”“温毒”“内陷”“走黄”“厥证”“脱证”等范畴[20]。中医学认为,SIC的发生主要是由于正气不足、邪毒侵袭、气阴耗损及痰瘀阻滞等因素所致。
机体正气不足,功能紊乱,外来之毒邪则入里而生热,热毒损及脉络;气为血之帅,在气虚无力行血基础上,热毒煎熬血液,血流瘀滞于络脉则生瘀血;津液停滞化为痰浊。热毒、瘀血、痰浊交阻于络脉,相互蕴结,阻遏气机,伤及气阴、络脉,使脏器受损,加之毒邪内生进一步堆积,造成器官衰竭,甚至全身多系统的功能障碍[21-23]。
中医治疗SIC,更重视整体调整,以恢复机体功能为主,主要治法包括扶正、解毒、化瘀、祛痰、利水等。
4.2.1 扶正 补气中药及相关方剂如四君子汤、参附汤等可增强心气,提升整体抗病能力。四君子汤加减与常规疗法联合应用可改善脾胃虚弱型脓毒症患者的胃肠功能,降低多器官功能障碍发生率[24]。参附注射液则显示出在降低炎症因子、改善预后方面的积极作用;生脉注射液与多巴胺、多巴酚丁胺联合用于治疗脓毒性休克能有效地升高血压,改善循环与灌注,降低多器官功能障碍发生率,提高脓毒性休克救治的成功率[25-27]。
4.2.2 解毒 中医认为,脓毒症多属“温病”范畴,病因多为外感热毒之邪,内蕴营血,导致气阴耗竭、热毒血瘀。根据卫气营血辨证,清热解毒、凉血活血、养阴扶正是治疗脓毒症的重要治法,黄连解毒汤、银翘散等清热解毒方剂可用于缓解感染引发的毒热。清营汤加味在治疗SIC方面具有显著效果。研究显示,清营汤加味能显著降低脓毒症患者急性生理学和慢性健康状况评价Ⅱ评分和感染相关器官衰竭评分,调控炎症因子如肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6、降钙素原水平,减轻心肌损伤标志物如肌钙蛋白I、CK-MB、N端脑钠肽前体的表达,改善心功能指标如左室射血分数、二尖瓣口舒张早期最大流速与心房收缩期最大流速比值、每搏输出量,促进心功能恢复,降低病死率[28]。黄连解毒汤能有效降低脓毒症患者的器官功能障碍评分,显著改善炎症因子如白细胞、中性粒细胞、C反应蛋白、降钙素原、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α水平,有利于血糖控制,从而缓解高热、心率加快等临床症状[29]。
4.2.3 化瘀 活血化瘀可改善心肌微循环,增强心肌供氧,减轻炎症对心肌的损伤。桃红四物汤与桃核承气汤在调节炎症因子、降低C反应蛋白方面对脓毒症具有积极影响[30-31]。血必净联合益气复脉注射液在心功能保护方面具有一定的效果[32-33]。
4.2.4 祛痰 在SIC治疗中,化痰法结合其他治疗策略能有效缓解心脏负担,改善病情,如二陈汤等化痰降浊的方剂有助于减轻心肌细胞的炎症反应[34-35]。
4.2.5 利水 研究显示,祛瘀解毒利水法对SIC患者的血流动力学产生积极影响,如五苓散、真武汤等利水方剂有助于消除水湿潴留,减轻心脏负荷,改善心功能[36]。
研究显示,中医非药物疗法如针灸、艾灸和按摩等,通过调节经络气血,有助于脏腑功能恢复[37-39]。针灸治疗可选取心俞、膻中、内关等穴位,以疏通心脉,提升心功能。电针刺激足三里对脓毒症患者的炎症反应和免疫功能有积极调节作用,为其辅助治疗提供有效手段。
在关于SIC研究中,了解其复杂的病理机制是改进治疗策略的关键。SIC的发生涉及广泛的分子机制,包括全身炎症反应、能量代谢障碍、氧化应激、线粒体功能失调、凝血系统紊乱等多方面的病理变化。这些因素通过多条信号通路共同作用,影响心肌细胞的功能和生存,引发心功能障碍,从而增高脓毒症患者的病死率。
目前治疗措施主要集中在抗炎、改善微循环、保护线粒体和抗凝等方面。抗炎治疗通过抑制NF-κB、MAPK等炎症信号通路减少细胞因子的释放,缓解炎症风暴对心肌细胞的损伤。然而,抗炎药物的长期使用可能导致免疫抑制,增高患者感染风险。微循环改善通过应用一氧化氮供体和血管活性药物,提高心肌和其他器官的组织灌注,但剂量控制困难,可能引发血压波动和心脏不良反应。此外,线粒体保护和抗凝治疗一定程度上缓解能量代谢障碍和凝血异常,但在临床效果上仍存在争议。因此,基于单一疗法的治疗常难以全面应对SIC的病理变化,未来可能需要多靶点的联合治疗,以在病理机制的多个环节上发挥作用。
根据中医理论,SIC的发生是由于毒邪和瘀血阻滞心脉,导致心气衰竭。中医通过扶正祛邪的方法,结合清热解毒、活血化瘀、化痰利水等手段,可调节脏腑功能,改善患者的病情。
未来研究和临床实践应进一步探索SIC的发病机制,并根据不同患者的病情,设计个性化、多靶点的联合疗法。同时,加强中西医结合的基础研究,评估中医药在改善SIC方面的实际效果。中西医结合治疗有望在多方面共同作用,通过整合抗炎、抗氧化、调节微循环和免疫调控等多重效应,进一步提高患者的生存率和生活质量。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
[1]YE L,FENG M,LIN Q,et al.Analysis of pathogenic factors on the death rate of sepsis patients[J].PLoS One,2023,18(12):e0287254.
[2]RUDD K E,CHARLOTTE J,AGESA K M,et al.Global,regional,and national sepsis incidence and mortality,1990—2017:analysis for the Global Burden of Disease Study [J].Lancet,2020,395(10219):200-211.
[3]LIMA M R,SILVA D.Septic cardiomyopathy:a narrative review[J].Rev Port Cardiol,2023,42(5):471-481.
[4]FLYNN A,MANI B C,MATHER P J,et al.Sepsis-induced cardiomyopathy:a review of pathophysiologic mechanisms[J].Heart Fail Rev,2010,15:605-611.
[5]郭子宁,梁群,贾璇,等.脓毒性心肌病临床研究进展[J].医学研究杂志,2023,52(9):19-22,45.
[6]WALLEY K R.Sepsis-induced myocardial dysfunction [J].Curr Opin Crit Care,2018,24(4):292-299.
[7]HOBAI I A,MORSE J C,SIWIK D A,et al.Lipopolysaccharide and cytokines inhibit rat cardiomyocyte contractility in vitro[J].J Surg Res,2015,193(2):888-901.
[8]FATTAHI F,KALBITZ M,MALAN E A,et al.Complement-induced activation of MAPKs and Akt during sepsis:role in cardiac dysfunction[J].FASEB J,2017,31(9):4129-4139.
[9]KALBITZ M.Complement-induced activation of the cardiac NLRP3 inflammasome in sepsis[J].FASEB J,2016,30(12):3997-4006.
[10]KUMAR A,THOTA V,DEE L,et al.Tumor necrosis factor alpha and interleukin 1beta are responsible for in vitro myocardial cell depression induced by human septic shock serum[J].J Exp Med,1996,183(3):949-958.
[11]FANG X,WANG H,HAN D,et al.Ferroptosis as a target for protection against cardiomyopathy[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2019,116(7):2672-2680.
[12]LI W,LI W,LENG Y,et al.Ferroptosis is involved in diabetes myocardial ischemia/reperfusion injury through endoplasmic reticulum stress[J].Cell Death Discov,2020,6(1):1-12.
[13]FUCHS T A,BRILL A,DUCHEMIN D,et al.Extracellular DNA traps promote thrombosis [J].Proc Natl Acad Sci U S A,2010,107(36):15880-15885.
[14]ZUO Y,YALAVARTHI S,SHI H,et al.Neutrophil extracellular traps in COVID-19 [J].JCI Insight,2020,5(11):e138999.
[15]LEISMAN D E,FERNANDES T D,RAAKE P W,et al.Impaired angiotensin Ⅱtype 1 receptor signaling contributes to sepsis-induced acute kidney injury[J].Kidney Int,2021,99(1):148-160.
[16]KAPPELMAYER J,DEBRECENI I B,FEJES Z,et al.Inflammation,sepsis,and the coagulation system [J].Hamostaseologie,2024,44(4):268-276.
[17]IBA T,LEVY J H,LEVI M,et al.Diagnosis and management of sepsis-induced coagulopathy and disseminated intravascularcoagulation[J].JThrombHaemost,2019,17(11):1989-1994.
[18]中国中西医结合学会重症医学专业委员会与中国医师协会中西医结合医师分会心脏介入专业委员会.脓毒性心肌病中西医结合诊治专家共识[J].中国中西医结合急救杂志,2022,29(1):1-6.
[19]中国中西医结合学会急救医学专业委员会,《中国中西医结合急救杂志》编辑委员会.脓毒症中西医结合诊治专家共识[J].中华危重病急救医学,2013,25(4):194-197.
[20]胡斌,刘冰,赵浩延,等.中医药治疗脓毒症的研究进展[J].中国医药指南,2020,18(22):32-33.
[21]郭宇豪,春柳,王佳佳,等.中医药治疗脓毒症并发症的研究进展[J].中华中医药杂志,2022,37(11):6589-6592.
[22]左天.脓毒症诱导心功能障碍的中医证型及相关因素分析[D].广州:广州中医药大学,2017.
[23]古惠文.脓毒症心功能障碍的中医证候、中医用药规律及死亡风险预测模型研究[D].广州:广州中医药大学,2022.
[24]刘金鹏.四君子汤加减配合常规疗法治疗脓毒症脾胃虚弱型胃肠功能障碍的疗效及预后评价[D].济南:山东中医药大学,2012.
[25]莫海军,陈甘海.生脉注射液配合西药治疗脓毒性休克临床观察[J].山西中医,2014,30(5):20-22.
[26]耿峰,喻莉,张远超.参附注射液对脓毒症患者炎性因子及临床预后的影响[J].中成药,2019,41(1):228-230.
[27]吴建鹏,王琳,胡元红,等.参附注射液联合参麦注射液治疗脓毒症心功能障碍的临床效果[J].临床医学研究与实践,2022,7(26):111-113.
[28]许碧云,佘皓,周燕萍.清营汤加味治疗脓毒症心功能障碍临床疗效观察[J].中国中医急症,2024,33(6):1008-1011.
[29]王林,罗苑苑,陶如,等.黄连解毒汤加减治疗热毒型脓毒症临床研究[J].中医学报,2017,32(8):1527-1530.
[30]付耀武,焦常新,史玉虎,等.桃红四物汤加减治疗脓毒症及对C反应蛋白的影响[J].中国中医急症,2012,21(9):1486.
[31]兰万成,石丽飞,李际强.桃核承气汤对脓毒症(血瘀腑实证)患者血清炎症因子水平的影响[J].时珍国医国药,2013,24(4):885-886.
[32]王大力.血必净联合益气复脉注射液治疗脓毒症心功能障碍的临床研究[D].石家庄:河北中医学院,2020.
[33]安莹莹.以血必净为基础的组分中药3C对脓毒症小鼠的抗凝作用及心功能保护机制研究[D].天津:天津中医药大学,2022.
[34]李培恒,俞兴群.温阳活血化痰法治疗脓毒症心功能障碍研究近况[J].辽宁中医药大学学报,2018,20(3):219-222.
[35]朱芳芳,赵金龙,管益国.慢性心力衰竭患者中医证型与血流变指标关系研究[J].浙江中西医结合杂志,2016,26(1):31-32.
[36]许梅,段明明,杨明华,等.祛瘀解毒利水法对脓毒症心肌病右心功能障碍血流动力学影响[J].中华中医药学刊,2024,42(10):218-223.
[37]吴凡伟.电针刺激足三里穴对脓毒证患者炎症反应和免疫功能的影响[J].中国中医急症,2016,25(9):1794-1797.
[38]唐艺丹,许敏,王蕊,等.针灸对脓毒症疗效与安全性的系统评价[J].中国循证医学杂志,2020,20(2):174-180.
[39]周伊人,王珂,雍玥,等.免疫紊乱在脓毒症中的作用及针刺抗脓毒症的研究进展[J].上海针灸杂志,2019,38(6):692-698.
Progress on pathogenesis and integration of traditional and western medicine treatment of sepsis induced cardiomyopathy
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