王雷 任成山
内毒素是存在于革兰氏阴性杆菌细胞壁外膜以脂多糖为主的成分，细菌死后或
快速生长时释放出来，是广泛存在于自然界的致病原。其主要的致病成分脂多糖（
lipopolysaccharide，LPS）是一类具有高度活性的大分子物质，可依赖LPS 结合
蛋白(lipopolysaccharide binding protein，LBP)和CD14系统作用于细胞，特别
是单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，然后通过一系列细胞内信号转导系统诱导
细胞产生多种生物活性分子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF
－α）、白细胞介素（interleukin，IL）、一氧化氮、前列腺素等。感染性内毒
素血症和肠源性内毒素血症是感染、创伤及中、晚期肝硬化等疾病时常有的并发症
，同时内毒素也在这些疾病的发生、发展中起着至关重要的作用。侧重慢性肝病就
有关内毒素致病机制、耐受机制的研究进展综述。
一、慢性肝病时内毒素的来源与其效应细胞
一般认为肝硬化时内毒素主要来源于肠道菌群。正常情况下肠道菌群对许多外
来物质的吸收起着重要作用，但当某些疾病导致肠道菌群失调或移位时则会产生多
种有害物质，这些物质一起被肠道吸收，进而从门静脉进入肝脏形成肠源性内毒素
血症。肝硬化时肠道菌群中哪些细菌会产生内毒素，抑或只有一种或仅几种细菌产
生，目前的研究尚不明确。有人曾报道多粘菌素B和新霉素可以阻止胃内灌注酒精
引发的肝损伤。此研究中抗生素几乎完全杀灭了肠道中的革兰氏阴性杆菌。他们认
为这种结果可能主要是由于减少了肠源性内毒素对肝脏的损伤。但是Plummer等[1
]研究抗生素对肝硬化大鼠肠道菌群改变的影响时发现大鼠如果肠道有摩根菌属的
过度增值，则相应肝组织的纤维化评分也会明显增高。因此，他们推测摩根菌属在
内毒素对大鼠肝脏的损伤中可能起着更为重要的作用，不过到目前为止尚未发现有
支持这种说法的其他证据。是否摩根菌属就代表了肝硬化大鼠肠道中产生内毒素全
部细菌也不清楚。
内毒素作用的靶细胞是多种炎性细胞，其中最主要的是单核／巨噬细胞，因为
这些细胞的膜表面表达有LPS的重要受体CD14。由于肝硬化时肠源性内毒素首先要
进入肝脏，而且肝脏的库普弗细胞占机体巨噬细胞总数的80％，因此肝硬化时内毒
素作用的发挥主要依赖库普弗细胞。除库普弗细胞外，近来的研究表明肝硬化时外
周血单核细胞对内毒素作用的发挥也起了重要作用。Hanck等[2]对酒精性肝硬化时
外周血单核细胞是否是 TNF-α的来源进行研究，发现在酒精性肝硬化的不同时期
“未受刺激”的外周血单核细胞中 TNF-α、IL等炎性介质表达不同。Child-Pugh
A期和正常对照组没有明显区别，但是 B、C期患者的外周血单核细胞中TNF-α、
可溶性TNF受体-p55的表达明显增高。而IL-10的表达没有上调。可以看出越是肝病
晚期外周血单核细胞对内毒素作用的发挥可能也越重要。除CD14+细胞外，还有研
究发现一些所谓的CD14-细胞在一定条件下也能对内毒素发生反应、如Funda等[3]
观察了人小肠上皮细胞株SW-480，HT29和Caco-2中CD14和CD11c／CD18的表达及对
内毒素的反应。结果在三种细胞株培养悬浮液中都发现了可溶性CD14。不过仅有H
T29和SW-480暴露于LPS时有IL-18释放，Caco-2却没有。早期研究也发现在感染、
创伤时人的内皮以及上皮细胞都可对内毒素起反应。由此看来内毒素不仅作用于C
D14+细胞，而且可与机体内多种CD14-细胞发生作用。
二、内毒素作用的信号转导机制
LPS与其效应细胞的作用是通过多种载体和受体协同完成的。现己经基本阐明
了依赖CD14的单核细胞和巨噬细胞识别LPS的过程。首先，LPS和血浆中主要由肝脏
产生的LBP结合，然后LPS被LBP转送到细胞表面的CD14受体；随之LPS单体被CD14转
移给跨膜信号受体，Toll样受体-4（toll-like receptor-4，TLR4）和它的附属蛋
白MD2。LPS与靶细胞的TLR4作用后主要通过两条信号传导途径：①κB激酶抑制剂
-核因子-κB途径，②由三个有丝分裂原活化蛋白激酶组成的有丝分裂原活化蛋白
激酶（mitogen-activated protein kinase pathways，MAPK）途径顺序激活了一
系列转录因子如NF-κB和AP-1（c-Fos/c-Jun）等。然后这些转录因子协同参与了
许多编码炎性介质基因的转录[4]。
三、内毒素耐受
内毒素耐受最初是指如果预先用亚致死量的内毒素注射动物可以使其在随后注
射致死量的内毒素时生存率增高。在动物模型中，内毒素耐受包括两个阶段，早期
阶段主要是内毒素刺激后细胞激活状态的改变；晚期阶段主要与针对脂多糖的抗体
产生有关。宿主的免疫细胞尤其是单核／巨噬细胞，在其暴露于内毒素3～24h后再
给予内毒素或脂多糖刺激时就会产生耐受，并表现出对内毒素刺激一系列复杂的应
答变化。内毒素耐受现象表现为内毒素（脂多糖）的刺激后，效应细胞中TNF-α生
成减少，IL-1和IL-6释放改变，环氧化酶-2激活的增强，MAPK信号转导途径的抑制
和NF-κB转位的损伤等变化[5]。内毒素耐受即存在外源性内毒素血症如脓毒血症
、严重创伤等情况；也存在于慢性肝病晚期内毒素血症等内源性内毒素血症时。
内毒素耐受即可能是由于内毒素作用于效应细胞后，细胞因子基因表达发生了
改变；也可能与内毒素作用的受体或受体前改变有关（如耐受和致敏作用）。近年
来又再次掀起了对于其发生机制尤其是早期阶段内毒素反应改变的研究热潮，但其
具体机制仍不十分明确。
γ干扰素生成的抑制是脓毒血症时免疫应答发生变化的主要特点，因为IL-12
和IL-18是调节LPS诱导γ干扰素产生的重要物质，所以对内毒素耐受时IL-12、IL
-18和γ-干扰素改变的研究是近来内毒素耐受研究的热点之一。磷酸盐葡聚糖已经
被证明可以提高多种动物模型抗微生物的免疫能力，Sherwood等[6]研究了磷酸盐
葡聚糖对正常大鼠和内毒素耐受大鼠γ-干扰素表达的影响，结果发现在正常对照
大鼠磷酸盐葡聚糖可以使LPS诱导的γ-干扰素表达增加，而在内毒素耐受组大鼠L
PS诱导后的γ-干扰素表达明显减低，但是如果联合给予磷酸盐葡聚糖和LPS，在内
毒素耐受的诱导阶段，可减弱LPS的耐受反应。同时与对照组相比，葡聚糖治疗组
大鼠的脾脏中LPS诱导后IL-12 p40 mRNA的表达增加。这说明LPS耐受引起了IL-12
生成的显著抑制，而这一反应可被葡聚糖治疗减弱。与IL-12不同，IL-18在对照组
和LPS耐受组有基本一致的表达，但是在葡聚糖处理后，LPS耐受组的IL-18血浆水
平仍然会明显升高。此外，分离葡聚糖治疗后内毒素耐受组大鼠的T淋巴细胞在予
以IL-12和IL-18刺激后，其γ-干扰素的表达增加，而且T淋巴细胞膜上IL-12和IL
-18受体的表达也增加。除IL-12、IL-18以及γ-干扰素外，Murphey等[7]在研究小
剂量TNF-α诱导大鼠对炎症刺激的保护机制时发现小剂量TNF-α预先注射可以减少
随后注射致死量内毒素48h内大鼠的死亡率，这种经过小剂量TNF-α预处理大鼠的
腹水及血清中的IL-10浓度明显高于对照组，给予中性抗IL-10抗体后可逆转上述效
应。这一试验提示低剂量的 TNF-α可以通过诱导内源性的抗炎机制而诱导出对内
毒素的交叉性耐受，其中抗炎因子IL-10起了重要作用。以上研究表明细胞因子IL
-12、IL-18、IL-10及γ-干扰素等改变在内毒素耐受的形成中可能起着重要的作用
。
除TNF-α外，用IL-1β等刺激以后单核／巨噬细胞也会出现对内毒素的交叉耐受。
因为单核／巨噬细胞在LPS、TNF－α、IL-1β刺激后可能发生受体后信号传导通路
的会聚，所以有假说认为在这些刺激信号传导途径中共同的信号传导分子下调诱导
了交叉耐受现象。
内毒素耐受不但有受体后的因素，可能也有受体前的因素参与。Ding等[8]研
究转染有分泌性白细胞蛋白酶抑制剂的巨噬细胞时，发现这种物质可减弱巨噬细胞
对于内毒素的刺激效应。他们的研究表明过分表达分泌性白细胞蛋白酶抑制剂（s
ecretory leukocyte protease inhibitor，SLPI）的细胞对来自可溶性CD14-LPS
复合物的LPS的吸收只有对照细胞的50%。而且转染有SLPI及其模拟转染产物的巨噬
细胞膜表面CD14和CD18表达没有不同。在体外，重组的SLPI可以和提纯的内毒素结
合。通过标记的LPS荧光粹灭法和非变性聚丙烯酸胺凝胶电泳法研究显示SLPI可减
弱LPS对于可溶性CD14的结合。这些结果提示这种抑制效应在一定程度上是由于SL
PI阻断了LPS向可溶性CD14的转移和巨噬细胞对来自可溶性CD14-LPS复合物的LPS吸
收。Sugawara等[9]发现这种半胱氨酸蛋白酶可降解人的CD14，而且在给予半胱氨
酸蛋白酶后TNF-α的生成减少，表明半胱氨酸蛋白酶通过降解CD14抑制了CD14依赖
的细胞激活。
临床中许多有内毒素血症的肝硬化患者常常缺乏内毒素血症的典型临床表现，
这种现象也被称为“内毒素耐受”。但是与外源性内毒素引起的内毒素耐受有别。
von Baehr等[10]对酒精性肝硬化患者“内毒素耐受”的机制进行研究时发现在肝
硬化患者中前炎症因子是升高的，但同时抗炎因子如IL-10、IL-l受体拮抗剂、血
浆可溶性TNF受体Ⅰ和Ⅱ也成比例升高。此外，来自肝硬化患者的粒细胞，其TNF受
体-1的表达减少，但血浆可溶性 E-选择素的水平没有改变。因此von Baehr等[10
]认为在酒精性肝硬化的患者中，前炎症因子和抗炎因子的表达的同时上调，以及
这些炎症因子效应细胞的脱敏现象可解释为什么在肝硬化时内毒素血症所引起的炎
症反应会受到限制。这种发生在免疫系统的改变也使肝硬化时机体抗感染能力受到
损伤，可能也是肝硬化患者经常感染的原因。此外，多项研究发现LPS在体内外都
可使单核／巨噬细胞的炎症因子表达增加。不过Hanck等[11]在研究酒精性肝硬化
患者的免疫反应时，发现来自酒精性肝硬化患者未受刺激的外周血单核细胞中IL-
18特异性mRNA表达显著增高，并且和血浆中LPS和CD14的水平显著相关。虽然同时
血浆中IL-18的浓度也升高，但是和LPS和CD14的水平相关性较弱。这说明在肝硬化
内毒素耐受时可能存在IL-18的转录后调节。Shvarts等[12]发现四氯化碳诱导的肝
纤维化大鼠常常伴有骨髓红系和粒系的增生低下，多粘菌素B可以阻止这些改变，
表明在肝纤维化过程中骨髓内单核细胞对内毒素产生了耐受。随着内毒素耐受机制
阐明对外源性内毒素血症和内源性内毒素血症的治疗必将产生深远的影响。
抗内毒素治疗方面，目前较有前景的单克隆抗体制剂包括E5和HA-1A。E5是作
用于革兰氏阴性杆菌脂多糖脂A的鼠LgM抗体，人体可耐受；HA-1A是一种内毒素核
心糖脂的人单克隆抗体，对革兰氏阴性菌有效。新近发展的抗LBP抗体显示有一定
疗效。此外还发现了脂多糖成分具有高度亲和力的杀菌/通透性增强蛋白，可能具
有更加广阔的应用前景。对于内源性内毒素血症有研究发现，即使存在高内毒素血
症，精氨酸仍然可以逆转乙醇诱导的肝损伤，其机制不明可能和增加了一氧化氮的
水平有关[13]，但肝硬化时高一氧化氮水平也有不利一面，因此，此研究缺乏足够
的说服力。由于肝硬化时肝脏功能受损，多数药物进入机体后其药代动力学发生变
化致使其治疗效果难以发挥[14]，上述针对外源性内毒素血症的治疗药物对肝硬化
时内源性内毒素血症的治疗效果尚未见报道。
目前有关慢性肝病时内毒素血症的治疗和耐受机制研究较少，加深此方面的认
识不但可以了解内毒素耐受在慢性肝病时所起作用，更重要的是对临床探索解决慢
性肝病并发感染提供思路。
参 考 文 献
1Plummer JL, Ossowicz CJ, Whibley C, et al. Influence of intestinal flo
ra on the development of fibrosis and cirrhosis in a rat model. J Gastr
oenterol Hepatol, 2000, 15: 1307-1311.
2Hanck C, Glatzel M, Singer MV, et al. Gene expression of TNF-receptors
in peripheral blood mononuclear cells of patients with alcoholic cirrh
osis. J Hepatol, 2000, 32: 51-57.
3Funda DP, Tuckova L, Farre MA,et al. CD14 is expressed and released as
soluble CD14 by human intestinal epithelial cells in vitro: lipopolysa
ccharide activation of epithelial cells revisited. Infect Immun, 2001,
69: 3772-3781.
4Guha M, Mackman N. LPS induction of gene expression in human monocytes
. Cell Signal, 2001, 13: 85-94.
5West MA, Heagy W. Endotoxin tolerance: a review. Crit Care Med, 2002,
30: S64-73.
6Sherwood ER. Varma TK, Fram RY, et al. Glucan phosphate potentiates en
dotoxin-induced interferon-ganuna expression in imunocompetent mice, bu
t attenuates induction of endotoxin tolerance. Clin Sci (Lond), 2001, 1
01: 541-550.
7Murphey ED, Traber DL. Protective effect of tumor necrosis factor-alph
a against subsequent endotoxemia in mice is mediated, in part, by unter
leukin-10. Crit Care Med, 2001, 29: 1761-1766.
8Ding A, Thieblemont N, Zhu J, et al. Secretory leukocyte protease inhi
bitor interferes with uptake of lipopolysaccharide by macrophages. Infe
ct Immun, 1999, 67: 4485- 4489.
9Sugawara S, Nemoto E, Tada H, et al. Proteolysis of human monocyte CD1
4 by cysteine proteinases (gingipains) from Porphyromonas gingivalis le
ading to lipopolysaccharide hyporcsponsiveness. J Immunol, 2000, 165: 4
11-418.
10von Baehr V, Docke WD, Plauth M, et al. Mechanisms of endotoxin toler
ance in patients with alcoholic liver cirrhosis: role of interleukin 10
, interleukin 1 receptor antagonist, and soluble tumour necrosis factor
receptors as well as effector cell desensitisation. Gut, 2000, 47: 281
-287.
11Hanck C, Manigold T, Bocker U, et al. Gene expression of interleukin
18 in unstimulated peripheral blood mononuclear cells of patients with
alcoholic cirrhosis. Gut, 2001, 49: 106-111.
12Shvarts YS, Zubakhin AA, Dusbkin MI. Suppression of hemopoiesis durin
g CCl(4)-induced hepatic fibrosis: role of systemic endotoxemia. Bull E
xp Biol Med, 2000, 130: 759-762.
13Nanji AA, Jokelainen K, Lau GK, et al. Arginine reverses ethanol-indu
ced inflammatory and fibrotic changes in liver despite continued ethano
l administration. J Pharmacol Exp Ther, 2001, 299: 823-829.
14Albrecht C, Melgert BN, Reichen J, et al. Effect of chronic bile duct
obstruction and LPS upon targeting of naproxen to the liver using napr
oxen-albumin conjugate. J Drug Target, 1998, 6: 105-117.
中华肝脏病杂志，2003年第11卷第4期：251 |
