脓毒症是机体对感染的反应失调,进而产生危及生命的器官功能损害,是重症医学领域十分棘手的疾病。细菌、真菌等病原体入侵机体后,会激活固有免疫,正常情况下免疫应答可以清除入侵病原体;当免疫反应失控,就会出现全身性炎症风暴,损伤自身血管内皮、肝肾肺等脏器,发展为脓毒症休克。过去研究多聚焦于炎症因子的释放,近年细胞焦亡的发现,进一步解析了脓毒症的发病机理。
细胞焦亡属于炎症性程序性细胞死亡,区别于凋亡的安静死亡模式,焦亡发生伴随细胞肿胀、细胞膜穿孔破裂,大量促炎内容物释放到胞外。炎症小体是启动焦亡的核心复合物,机体细胞内存在 NLRP3、NLRC4 等多种炎症小体,能够识别细菌毒素、病原体核酸、损伤相关分子模式等信号。接收到刺激信号后,炎症小体组装,招募并活化 caspase‑1 蛋白酶。
活化的 caspase‑1 具备两大功能,一方面剪切 IL‑1β、IL‑18 等前体炎症因子,使其转化为成熟活性形式;另一方面切割 GSDMD 蛋白,产生 GSDMD‑N 端片段,该片段会在细胞膜上聚合形成孔洞,破坏细胞膜完整性。细胞膜穿孔之后,细胞渗透压失衡发生裂解,胞内的成熟炎症因子、病原体碎片大量释放到组织和血液循环中。
从防御角度,焦亡可以帮助机体对抗胞内病原体。被细菌感染的细胞发生焦亡,将藏匿在胞内的病原体释放出来,便于循环中的免疫细胞吞噬清除,限制病原体扩散。但在脓毒症状态下,病原体载量高,大量免疫细胞、组织细胞同步发生焦亡,短时间释放巨量 IL‑1β、IL‑18 等促炎因子,诱发细胞因子风暴。
细胞因子风暴会造成血管内皮通透性增高,血管渗漏,组织水肿,同时损伤肺、肝、肾等实质器官,引发多器官功能衰竭。临床脓毒症患者外周血样本中,GSDMD、炎症小体相关分子表达水平显著升高,焦亡通路的活化程度和病情严重程度存在相关性。
病原体也进化出多种策略逃逸焦亡通路。部分细菌分泌效应蛋白,抑制炎症小体组装、阻断 caspase‑1 活化,或者降解 GSDMD 蛋白,抑制焦亡发生,帮助病原体在宿主细胞内生存复制。宿主也存在多重识别受体,尽可能规避单一通路被抑制带来的免疫缺陷。

针对焦亡通路的干预,需要把握平衡。完全抑制焦亡会削弱机体清除病原体的能力,反而加重感染;过度放大焦亡又会加剧炎症风暴。因此治疗思路并非彻底阻断焦亡,而是适度抑制过度激活的焦亡信号,减轻炎症损伤,同时保留基础的抗感染免疫能力。目前靶向 NLRP3 炎症小体、GSDMD 的抑制剂,在动物脓毒症模型中展现出一定治疗潜力,但距离临床应用仍需要大量验证。
总的来说,炎症小体‑细胞焦亡轴是脓毒症病理进程的重要环节。深入解析该通路的调控机制,寻找安全有效的干预靶点,有望为重症脓毒症提供新的治疗策略。