脓毒症患者维生素C治疗的研究进展
脓毒症患者维生素C治疗的研究进展
摘要
脓毒症是感染引起的宿主反应失调，其中氧化应激参与器官损伤的发生机制。创伤和感染导致的维生素C缺乏在危重患者中十分常见。作为一种高效的抗氧化剂，维生素C具有缓解氧化应激、减轻炎症反应、保护内皮细胞功能、减少血小板活化等作用。但目前尚无确切的临床研究证实脓毒症患者通过补充维生素C可获得明显受益。为进一步探讨脓毒症患者应用维生素C的临床价值，本文就脓毒症的病理生理学特点、维生素C的生理功能及缺乏症表现、维生素C的基础及临床试验研究等方面展开论述。
维生素C是人体所必需的一种微量元素，具有强大的抗氧化、清除自由基、保护其他抗氧化剂、调节炎症反应、参与儿茶酚胺合成、保护内皮细胞等功能，临床应用十分广泛[1,2]。脓毒症时机体发生全身炎症反应，出现严重循环功能障碍和器官功能损害，是危重患者的常见死亡原因[3,4,5]。脓毒症患者体内存在强烈的氧化应激和炎症反应，维生素C分解代谢水平增加。同时营养物质摄入减少，肠道黏膜炎症和组织水肿导致营养物质的利用度降低[6]，维生素C外源性补充不足。双重因素导致维生素C缺乏在脓毒症患者中并不罕见[7]。维生素C缺乏又会导致氧化应激和炎症反应的恶性循环，加重器官功能障碍[4,8]。研究表明，维生素C具有减轻脓毒症失控的炎症反应、保护内皮细胞、纠正凝血障碍等功能[4,7,9]。但目前对补充维生素C与改善脓毒症患者临床结局之间的联系尚不清楚，治疗时间和剂量缺乏统一定义[8,10]。另外，维生素C可能会增加尿草酸的排泄，导致草酸肾结石产生、加重肾脏损害[7,11]。因此，有必要进一步探究脓毒症患者应用维生素C的临床价值和安全性。本文就目前脓毒症患者维生素C治疗的现况展开论述。
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1 脓毒症的病理生理学
1.1 内皮细胞损伤与微循环功能障碍
血管内皮细胞参与调控血管舒缩功能，兼具抗凝和抗黏附作用。炎症反应和氧化应激时，机体释放大量细胞因子和氧自由基等物质，促进内皮细胞释放细胞间黏附因子(intercellular adhesion molecule，ICAM-1)，进一步扩大炎症反应[12]。同时血管内皮细胞损伤导致血管内皮绒毛密度降低，增加血管通透性，降低血管对血管收缩剂的反应性，导致微循环舒缩功能障碍。内皮细胞损伤导致胶原暴露，激活凝血反应，导致弥散性血管内凝血(disseminated intravascular coagulation，DIC)[13]。
1.2 相对血容量不足与血流动力学改变
正常情况下，机体血管容积和血液容量保持动态平衡，血管正常的舒缩活动是血管内压力和液体输送稳定的前提。脓毒症时，由于血管阻力下降，血管床扩张，需要更多的液体才能维持正常的心输出量和组织灌注[14]。脓毒症引起血管内皮损伤，毛细血管通透性增加，血浆成分外渗，导致机体有效循环血容量相对不足。同时，毛细血管渗漏导致血液浓缩，血液黏稠度增加，外周循环流动受阻，更易形成微血栓。
2 维生素C的生理功能及缺乏症表现
2.1 背景知识
维生素C又称抗坏血酸(ascorbic acid，ASC)，是人体重要的抗氧化剂，广泛存在于血浆中。大多数动物能在肝脏合成维生素C，但由于人体缺乏L-古洛糖酸内酯氧化酶(L-gulonolatone oxidase，GULO)，这是维生素C生物合成的关键酶，故只能依赖外源性摄入来补充[1,15]。维生素C的稳态血浆浓度在70~80 μmmol/L，<23 μmmol/L为维生素C缺乏[16]。维生素C经胃肠道吸收，依赖钠依赖性维生素C转运蛋白1(sodium-dependent vitamin C transporter，SVCT1)，在SVCT1未达饱和时，生物利用度呈剂量依赖性。当肠道吸收的维生素C达到饱和状态，口服剂量与血浆浓度不呈正比，通过静脉补充才能达到生理甚至更高的血浆浓度[17]。维生素C在体内主要以ASC(还原形式)、脱氢抗坏血酸(dehydroascorbic acid，DHA)(氧化形式)两种形式存在，以前者占主导地位[15]。维生素C通过肾脏排泄，经近曲肾小管中的SVCT1重吸收。当血浆浓度升高、肾脏高滤过或肾损伤时，维生素C重吸收减少，代谢产物排泄增加。根据维生素C的药代动力学特点，其血浆浓度主要取决于吸收、分布体积、细胞摄取、消耗和肾脏重吸收和排泄[18]。一旦进入血液，维生素C就会广泛分布，尤以心脏、肺、肾脏、肾上腺、肝脏和骨骼肌等器官浓度较高[19]。
2.2 生理功能
2.2.1 抗氧化作用
脓毒症通过诱导烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷氧化酶[nitotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidase，NOX]的活性和线粒体氧化磷酸化产生大量活性氧，迅速消耗体内抗氧化成分，导致氧化防御平衡系统失调，机体发生氧化应激损伤。维生素C通过与超氧阴离子、氧过氢基等迅速反应，清除氧自由基及其他抗氧化物的代谢产物，减轻氧化应激对机体的损害。同时还原四氢生物蝶呤(tetrahydrobioteropterin，BH4)活性，抑制NOX活性，阻止活性氧损伤DNA、蛋白质、脂质等，发挥抗氧化作用[20]。
2.2.2 抗炎作用
脓毒症时，中性粒细胞过度激活，产生大量活性氧，激活核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)信号通路，促进多种促炎细胞因子表达，包括白细胞介素-6(interleukin，IL-6)、高迁移率族蛋白(high mobility group protein，HMGB)-1、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等。当炎症反应发生时，血清IL-6浓度升高，诱导降钙素原(procalcitonin，PCT)、C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)生成增加。维生素C可通过抑制NF-κB活化，抑制促炎因子的转录[21]，减轻机体炎症反应。此外，脓毒症时机体释放大量组胺，维生素C通过降低组胺水平，抑制组胺对血管的舒缩作用，降低毛细血管通透性[22]。
2.2.3 改善血流动力学
一氧化氮(NO)的主要合成酶是诱导型一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，iNOS)。作为调节受损小动脉反应性的关键因子，NO通过激活可溶性鸟苷酸环化酶引起小动脉顽固性舒张。过量的NO损伤DNA，导致线粒体呼吸抑制，并通过与超氧阴离子反应，进一步氧化修饰细胞生存和信号传导的关键蛋白，改变信号途径。维生素C通过抑制iNOS的活性，减轻NO的细胞毒效应，改善小动脉反应性。同时维生素C作为多巴胺β-羟化酶的辅助因子，参与合成内源性儿茶酚胺，提高血管对缩血管药物的反应性。
2.2.4 减少血小板活化
机体在发生脓毒症时，血小板活化因子(platelet activating factor，PAF)过度产生，促进血小板活化和聚集。失调的宿主反应激活血小板并释放大量P-选择素、IL-1β等，激活的血小板通过与内皮细胞黏附、增加白细胞聚集，导致凝血因子及血小板过度消耗、微血栓形成增加，进一步导致DIC发生[23]。级联放大的炎症反应导致巨核细胞功能受损，使血小板生成减少。维生素C通过抑制P-选择素的表达减少血小板的黏附和聚集，同时通过抑制血小板凝血酶诱导的纤溶酶原激活物抑制剂(plasminogen activator inhibitor，PAI-1)释放，促进微循环的纤溶过程[24,25]。
2.3 缺乏症表现
机体氧化应激消耗大量维生素C，同时人体缺乏GULO，维生素C合成不足，双重因素导致维生素C水平进行性降低。坏血病与维生素C缺乏直接相关，以多部位出血、贫血、伤口愈合延迟以及小儿生长发育迟缓等为主要临床表现[1,26]。大脑对维生素C浓度变化特别敏感，有研究证实维生素C缺乏可导致认知能力下降、产生不良情绪和增加中风风险[27,28]。新生儿研究表明，妊娠期妇女维生素C摄入量少与新生儿体重减轻及身长缩短呈正相关[29]。之前也曾报道因过度缺乏维生素C而导致肺动脉高压的病例，患者出现严重呼吸困难，双下肢肿胀、皮疹及关节疼痛，经补充维生素C后症状明显改善[26]。但目前关于脓毒症患者缺乏维生素C的不良预后临床研究较少。
3 维生素C的基础研究
脓毒症主要表现为氧化应激和微血管反应性受损，出现持续性血管扩张，对儿茶酚胺的升压治疗无效，导致低血压、低灌注和高病死率[30,31]。实验表明，维生素C能减少细胞内的氧化应激，抵消脓毒症大鼠体内抗氧化剂的消耗，抑制细菌复制和防止对内皮细胞的氧化损伤，改善动脉压和微血管灌注[18]。NO在介导脓毒症引起的微血管低反应性和低血压中发挥重要作用。维生素C可通过抑制iNOS表达保护脓毒症大鼠受损的小动脉，提高小动脉反应性[32]。早期注射维生素C对脓毒症小鼠全身和局部微血管有良好的影响，显著提高脓毒症小鼠存活率[30,33]。在脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)诱导急性肺损伤的小鼠模型中，通过静脉或腹腔注射维生素C可减轻肺炎症细胞浸润和炎症介质表达，延长凝血酶原时间(prothrombin time，PT)和活化部分凝血活酶时间(activated partial thromboplastin time，APTT)，减少血栓形成，保护小鼠肺泡骨架结构和屏障功能，减轻肺水肿[34]。单独和联合使用抗氧化剂已被证明可以提高存活率[35]。上述研究表明，早期补充维生素C可能是脓毒症的一种有价值的辅助治疗。
4 维生素C的临床应用
4.1 抗氧化及抗炎作用
在一项维生素C的I期安全性试验中，将24例脓毒症患者按1∶1∶1的比例随机接受高浓度维生素C(200 mg/kg)、低浓度维生素C(50 mg/kg)或安慰剂(5%葡萄糖)治疗。结果发现，迅速输注维生素C可显著提高患者血浆中维生素C的水平，降低序贯器官衰竭评分(Sequential Organ Failure Assessment，SOFA)评分、CRP和血小板计数(PLT)，同时血栓调节蛋白(TM)没有明显升高，且输注高浓度维生素C的患者临床表现改善更快[17]。在一项旨在评估维生素C、硫胺素(即维生素B1)和氢化可的松联合应用对感染性休克者器官功能影响的临床试验中发现，上述三者合用可有效纠正氧化应激反应，提高糖皮质激素受体的敏感性，清除炎症因子，减少器官功能障碍[36]。由此可见，维生素C可以减轻炎症反应，保护受损的内皮细胞，减轻器官损伤程度，对脓毒症患者的预后产生积极影响[17]。目前关于维生素C对脓毒症患者其他感染生化指标的影响临床研究较少。
4.2 参与儿茶酚胺的合成、提高小动脉反应性
某项临床研究中，28例血管加压剂依赖型感染性休克患者被随机分成两组，与对照组相比，服用维生素C的患者需要的血管升压剂剂量较少，病死率也较低[37]。静脉注射维生素C[25 mg/(kg·6 h)]可减少应用血管加压剂的剂量和持续时间，减少28 d病死率，可能是外科重症感染性休克患者有效的辅助治疗[37]。也有研究表明，维生素C、硫胺素及氢化可的松的联合使用可纠正机体氧化应激反应，缩短血管活性药使用时间，预防器官功能障碍[36]。
4.3 减少血小板活化
血小板减少症(thrombocytopenia，TCP)是脓毒症患者的常见并发症。由于血小板被大量消耗和产板巨核细胞减少，半数以上的脓毒症患者合并不同程度的血小板减少，且在感染性休克患者中发生率更高[38]。有研究证实，脓毒症合并TCP患者的病死率较高[39]，血小板下降程度和持续时间与患者预后严重相关，是其病死率的独立危险因素[25,40]。在一项对脓毒症患者的临床研究中观察到，联合应用维生素C、硫胺素及氢化可的松可保护脓毒症合并TCP患者的内皮功能，减少血小板活化，且未出现相关不良反应[38]。
4.4 安全性和不良反应
近年来，人们越发关注维生素C辅助治疗脓毒症患者的效果。有学者提出大剂量静脉补充维生素C可能会增加尿草酸的排泄，导致草酸肾结石或产生肾毒性[7,11]。一项随机试验临床研究发现，血浆浓度及尿草酸排泄量与维生素C静脉注射剂量呈正比[41]，静脉注射10 g/d维生素C的患者的尿草酸排泄量高于2 g/d的患者，但既往无泌尿系结石病史的患者草酸结石形成的风险并不高。最近临床研究表明，静脉注射大剂量维生素C的患者肾功能衰竭的发生率，与未接受维生素C治疗的患者相比无明显差异[7,9,42,43]。一项meta分析发现，在接受维生素C治疗的患者中，急性肾损伤(acute kidney injury，AKI)和肾脏替代疗法的发生率没有增加[4]，高浓度维生素C对正常细胞没有毒性[44]。但某些个案报道提出静脉注射维生素C后出现高草酸尿，肾小管内形成草酸钙结晶，可能会导致急性肾功能衰竭[45,46]。虽然短期静脉给药未见此种并发症的报道[37]，也应强调维生素C摄入对肾脏造成的潜在损害，尤其是对高龄及肾功能不全的患者。另外，静脉注射维生素C发生急性溶血的情况极为罕见，仅在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6P-D)缺乏的患者中发生[47]。研究显示，与口服维生素C相比，静脉注射更不容易氧化成草酸[48]。总体而言，静脉注射维生素C的不良反应较少，相对安全[49,50]。
5 结论
维生素C作为人体必需的微量元素，具有多种重要的生理功能[49]。上述研究表明，脓毒症患者通过静脉注射维生素C可以减轻炎症反应、纠正氧化应激、保护受损的内皮细胞，减轻器官损伤程度，且未发现明显的不良反应。但目前关于维生素C的治疗研究尚不深入，我们无法获得确切的临床证据支持脓毒症患者常规应用维生素C。一项随机临床试验中，静脉输注维生素C并没有降低脓毒症和急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)患者的SOFA评分和炎症水平[2]，考虑可能与入组患者病情较重、补充维生素C剂量不够等有关。目前关于静脉补充维生素C能否使脓毒症患者获得明显受益、脓毒症患者维生素C治疗是否设为常规化、应用剂量如何确定等尚未达成共识[37]。有关维生素C的基础和临床研究正在大规模开展，我们期待更高质量的研究成果能够明确维生素C的疗效，以进一步指导脓毒症患者维生素C的相关治疗。
引用:李珊, 赵鹤龄, 申丽旻. 脓毒症患者维生素C治疗的研究进展 [J] . 中国医师杂志, 2023, 25(1) : 148-152.
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