文献阅读 |大剂量维生素C在脓毒症中的应用

脓毒症是感染引起的宿主反应失调而导致的致死性器官功能障碍的一种综合征，目前脓毒症发病率和病死率仍较高，是临床重症患者死亡的重要原因之一。针对脓毒症失控的炎症反应，尝试静脉应用抗氧化剂——大剂量维生素C（又称L-抗坏血酸）已取得一定效果。现就大剂量维生素C在脓毒症中的应用状况做一概述。

一、脓毒症与维生素C缺乏

维生素C是重要的水溶性维生素，具有强烈的抗氧化性，是许多重要生物合成酶的辅助因子，参与体内儿茶酚胺、血管加压素、胶原蛋白等物质的生物合成和代谢过程。健康人血循环中的维生素C水平为50~70 μmol/L，低于23 μmol/L提示维生素C缺乏，低于10 μmol/L则是严重维生素C缺乏症。脓毒症引起的过度氧化应激和炎症反应，产生过多活性氧导致体内大量维生素C被消耗，并且由于人体缺乏合成维生素C所需的关键酶L-古洛糖酸内酯氧化酶（GULO），内源性产生不足，双重因素引起维生素C水平低下。Fowler等对24例脓毒症患者血浆维生素C水平进行监测后发现，在未额外补充维生素C时，血浆维生素C平均水平为（17.9±2.4）μmol/L。根据维生素C药代动力学特点，肠道吸收的维生素C呈现饱和性，且脓毒症患者普遍存在肠道黏膜炎症和水肿，对营养物质的生物利用度降低，通过静脉大剂量（>3 g/d）补充才有可能实现正常或暂时超过正常的血浆水平。

二、大剂量维生素C在脓毒症中的作用机制及其应用

（一）抗氧化作用

脓毒症时大量中性粒细胞激活，产生大量氧自由基与单线态氧、过氧化氢和过氧化亚硝酸盐（ONOO-）等共同构成活性氧。大量活性氧导致体内抗氧化成分消耗增加，引起氧化应激和抗氧化防御平衡失调，造成氧化应激损伤。维生素C作为一种强抗氧化剂，与超氧阴离子、氧自由基迅速反应，清除超氧阴离子、ONOO-及其他脂质过氧化物，还原四氢生物蝶呤（BH4）活性，抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶（NOX）活性，阻止活性氧对蛋白质、脂质及DNA的氧化损伤，在生物氧化还原反应及细胞呼吸中起重要作用。

维生素C的抗氧化性归因于其作为单电子供体，清除氧自由基及其他抗氧化物（如谷胱甘肽、尿酸盐、维生素E）的代谢产物，形成相对稳定且比其危害更小的抗坏血酸盐自由基（AFR）。低浓度的AFR可通过NADPH还原成抗坏血酸盐（AscH-），当AFR在NADPH匮乏区域累积时或其浓度超过NADPH的还原能力时，则两分子的AFR歧化生成一分子AscH-和一分子脱氢抗坏血酸盐（DHA），随后DHA迅速被谷胱甘肽（GSH）或NADPH还原成AscH-。AscH-还能通过提供单电子，与其他抗氧化物的代谢产物形成配对电子，修复其他抗氧化物的还原特性。

（二）抗炎作用

脓毒症时活性氧是核因子-κB（NF-κB）信号通路的催化剂，过多的NF-κB激活导致肿瘤坏死因子α（TNFα）、白细胞介素（IL）-1β、IL-6、IL-8、高迁移率族蛋白（HMGB）-1、巨噬细胞炎症蛋白（MIP）-1β及单核细胞趋化因子（MCP）-1等表达增加，诱发促炎和抗炎平衡失调。维生素C可有效降低中性粒细胞内活性氧水平，抑制NF-κB活化，减少NF-κB向细胞核移位，抑制炎性介质的表达活性。

1．维生素C对促炎因子的抑制作用：

Kang等发现，维生素C可抑制IL-8和MCP-1的mRNA表达，阻止单核细胞在内皮细胞的黏附，减轻促炎反应。脓毒症时激活的巨噬细胞释放HMGB-1。HMGB-1通过增加促炎因子TNFα、IL-1β、IL-6、IL-8、MIP-1β的释放，引发致命的炎症反应过程。Kim等[9]的研究发现，维生素C在内毒素脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞系RAW 264.7细胞中通过激活Nrf2/HO-1信号通路诱导血红素加氧酶（HO）-1蛋白表达，抑制HMGB-1释放，同时在盲肠结扎穿孔（CLP）脓毒症小鼠中，静脉注射维生素C（200 mg/kg）可降低血清HMGB-1水平。

2．维生素C对炎症生物标志物的影响：

C反应蛋白（CRP）是低水平炎症反应的灵敏指标之一。降钙素原（PCT）作为脓毒症细菌感染的生物标志物，已纳入国际严重脓毒症和感染性休克的治疗指南。Fowler等在大剂量维生素C应用于脓毒症的Ⅰ期临床试验中发现，脓毒症患者静脉应用大剂量维生素C（每天200 mg/kg）24 h后CRP水平明显下降，48 h后PCT水平也出现明显下降并持续至干预后96 h。

3．维生素C提高糖皮质激素（以下简称激素）受体的敏感性：

在脓毒症诱发的炎症反应中，激素可通过抑制炎性因子诱导的维生素C转运体（SVCT2）下调，促进维生素C的细胞内摄取，并且维生素C可提高激素受体的敏感性。Marik等对47例严重脓毒症或感染性休克患者静脉联合应用维生素C、维生素B1和氢化可的松的回顾性对照研究发现，早期应用维生素C（1.5 g/6 h×4 d，静脉注射）、维生素B1（200 mg/12 h×4 d，静脉注射）和氢化可的松（50 mg/6 h×7 d，静脉注射）的脓毒症患者，与既不应用维生素C也不应用维生素B1的脓毒症患者比，72 h PCT水平呈下降趋势，同时序贯器官衰竭评分（SOFA）及28 d病死率也明显下降。

（三）免疫调理作用

维生素C作为一种重要的免疫反应物质，可能通过调节免疫细胞增殖与分化，调节辅助性T细胞1（Th1）/辅助性T细胞2（Th2）平衡，提高巨噬细胞、T细胞和B细胞的功能以改善宿主防御功能。Manning等的研究发现，维生素C在小鼠骨髓母细胞到功能性T细胞增殖发育过程中起促进作用，其机制可能为维生素C作为Jumonji C（JmjC）结构域酶的辅助因子，参与介导染色质去甲基化过程的基因调控。然而，人体T细胞内高浓度的维生素C可能产生毒性作用。Hong等的研究发现，人体T细胞活化前给予维生素C（500、1000 μmol/L）刺激或者在T细胞活化后的3 h内给予维生素C（1000 μmol/L）刺激均可抑制T细胞增殖，而较低浓度的维生素C（0、62.5、250 μmol/L）却对T细胞增殖不产生影响。

脓毒症时，调节性T细胞在调节机体免疫反应中起关键作用，其以高表达叉头翼状螺旋转录因子（Foxp）-3为特征，主要参与脓毒症相关的免疫负性调节，包括促进T细胞凋亡，抑制CD4 /CD8 T细胞功能，通过细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（CTLA-4）、膜相关转化生长因子β（TGFβm ）和抗炎因子（IL-10和TGFβ）介导从Th1到Th2的转变过程。Gao等的研究发现，脓毒症小鼠经过维生素C（200 mg/kg）干预后均出现Foxp-3、CTLA-4、TGF-βm 和抗炎因子蛋白及基因表达的明显抑制，证实维生素C对调节性T细胞免疫抑制功能的影响。

（四）改善小动脉反应性和血流动力学

1．维生素C提高小动脉反应性：

脓毒症常伴发小动脉反应性减弱，引起难以纠正的低血压。诱导型一氧化氮合酶是调节受损小动脉反应性的关键因子，是一氧化氮的主要合成酶，一氧化氮可进一步激活可溶性鸟苷酸环化酶引起小动脉顽固性舒张，而维生素C对内皮细胞诱导型一氧化氮合酶表达的抑制作用是改善小动脉反应性的重要机制。Wu等利用CLP脓毒症小鼠模型，CLP 6 h后血浆一氧化氮代谢产物蛋白碳酰基和亚硝酸盐/硝酸盐水平升高，基线平均动脉压及小动脉对血管紧张素Ⅱ反应性下降；提前30 min静脉注射维生素C（200 mg/kg）则抑制了内皮细胞中诱导型一氧化氮合酶mRNA表达，修复了基线平均动脉压和小动脉低反应性。

2．维生素C参与儿茶酚胺类物质的合成：

维生素C作为多巴胺β-羟化酶的重要辅助因子，参与内源性儿茶酚胺类物质的合成。多巴胺在多巴胺β-羟化酶的作用下，通过维生素C和氧分子引入羟基生成去甲肾上腺素。维生素C通过还原BH4的氧化产物（BH2）回收酪氨酸羟化酶的辅助因子BH4，在酪氨酸羟化酶作用下，羟化L-酪氨酸形成多巴胺前体左旋多巴，进一步促进多巴胺的合成。其次，维生素C是肽酰甘氨酸α酰胺化单氧酶（PAM）重要的辅助因子，参与内源性血管加压素的合成。Zabet等在28例感染性休克患者中应用维生素C，观察其对血流动力学的影响，结果显示，静脉注射维生素C（每6小时25 mg/kg）可明显减少去甲肾上腺素使用剂量和时间，并降低28 d病死率。

（五）改善微循环血流

1．维生素C促进内皮型一氧化氮生成：

脓毒症时，大量活性氧消耗内皮型一氧化氮合酶的辅助因子BH4，内皮型一氧化氮合酶随即解耦联产生的超氧阴离子与诱导型一氧化氮合酶衍生出的一氧化氮合成ONOO-，导致内皮型一氧化氮合成受限，迅速诱导P-选择素表达，出现P-选择素依赖性的血小板黏附聚集，导致弥漫性微血栓形成。维生素C可还原BH2，防止内皮型一氧化氮合酶解耦联，通过内皮型一氧化氮合酶丝氨酸1177（eNOS-Ser1177）快速磷酸化增强内皮型一氧化氮合酶活性，增加内皮型一氧化氮合酶产生的一氧化氮，快速恢复微循环血流。

2．维生素C抑制P-选择素的表达及纤溶酶原激活物抑制剂1（PAI-1）的释放：

P-选择素是关键的血小板内皮黏附分子。Secor等通过对内毒素脂多糖刺激的内皮细胞试验证实，100 μmol/L维生素C预处理4 h后，可抑制内皮细胞P-选择素的表达，减少血小板的黏附和聚集。此外，脓毒症时PAI-1被内皮细胞和血小板释放至胞外，抑制微血管中纤溶酶介导的微血栓溶解，促进血管内凝血，导致纤溶抑制和微血栓形成堵塞毛细血管。Swarbreck等发现，在细胞外液pH值降低时，维生素C对血小板中凝血酶诱导的PAI-1释放产生抑制作用，表明维生素C在脓毒症酸中毒时可促进微循环的纤溶过程。

3．维生素C可能同时参与调节促凝、抗凝和纤溶途径：

对合并弥散性血管内凝血（DIC）的脓毒症来讲，由于凝血因子消耗增多，血液变得低凝。Fisher等在内毒素脂多糖诱导的脓毒症小鼠中发现，凝血酶原时间（PT）和活化部分凝血活酶时间（APTT）延长，静脉注射200 mg/kg维生素C可明显抑制PT和APTT延长，缓解内毒素脂多糖诱导的低凝状态。此外，Fisher等[23]在向腹腔内注射小鼠粪溶液诱导腹膜炎的脓毒症小鼠中还发现，腹腔注射200 mg/kg维生素C可减少组织因子mRNA表达，增加组织因子途径抑制因子、内皮细胞蛋白C受体及组织型纤溶酶原激活物表达，从而改善凝血功能，表明维生素C可能有助于调节促凝、抗凝和纤溶途径。

（六）保护内皮屏障

蛋白磷酸酶2A是重要的内皮屏障功能调节因子，可使丝氨酸和苏氨酸残基去磷酸化，引起紧密连接蛋白水解和细胞间隙通透性增加，而维生素C对内皮屏障的保护机制主要是参与对ONOO-的清除，而导致蛋白磷酸酶2A活化受到抑制。Fisher等在内毒素脂多糖诱导的脓毒症小鼠中发现，静脉注射200 mg/kg维生素C可降低小鼠支气管肺泡灌洗液中的蛋白浓度，减轻肺水肿。Zhou等在CLP脓毒症小鼠中，静脉注射200 mg/kg维生素C可抑制内皮型一氧化氮合酶解耦联，降低诱导型一氧化氮合酶和蛋白磷酸酶2A活性，保护紧密连接蛋白的磷酸化状态，减少荧光右旋糖酐和伊文思蓝荧光染料的毛细血管渗漏。

三、大剂量维生素C在脓毒症中应用的有效性

（一）改善脓毒症器官功能

1．改善肺损伤：

急性肺损伤是脓毒症最常见的并发症，其启动的关键步骤是肺内中性粒细胞的激活。Fisher等[23]的研究发现，在向腹腔内注射小鼠粪液诱导的脓毒症急性肺损伤小鼠中，腹腔注射200 mg/kg维生素C可明显减少肺内促炎介质释放及中性粒细胞捕获，降低肺泡上皮细胞渗透性，修复Na-K-ATP酶活性，诱导紧密连接蛋白claudin-18（Cldn18）、闭合蛋白occludin（Ocln）及紧密连接蛋白zona occludens-1（ZO-1）表达，恢复肺泡上皮细胞间骨架结构的完整性，改善肺器官功能。Fisher等在内毒素脂多糖诱导的脓毒症急性肺损伤小鼠中发现，腹腔注射200 mg/kg维生素C可保护肺泡骨架结构和屏障功能，减轻炎性介质表达和微血栓形成，延长小鼠的生存时间。

2．改善肾损伤：

脓毒症也常导致急性肾损伤。Marik等的一项针对47例严重脓毒症或感染性休克患者应用维生素C、维生素B1及氢化可的松的回顾性对照研究发现，在应用维生素C（1.5 g/6 h×4 d，静脉注射）、维生素B1（200 mg/12 h×4 d，静脉注射）和氢化可的松（50 mg/6 h×7 d，静脉注射）的脓毒症患者中，仅10%的急性肾损伤患者需要肾脏替代治疗，明显低于既不应用维生素C也不应用维生素B1的脓毒症患者。

3．改善肝损伤：

Kim和Lee利用CLP大鼠研究发现，维生素C联合维生素E可保护肝脏细胞色素P450的功能，抑制GSH的消耗，促进细胞色素P4501A1（CYP1A1）和P4502E1（CYP2E1）的mRNA表达，提高P4501A2（CYP1A2）活性，通过减少过度氧化应激和脂质过氧化反应，抑制TNFα、诱导型一氧化氮合酶和HO-1的基因表达，减轻肝脏炎症反应，改善CYP家族异常而引起的肝脏药物代谢功能。

（二）改善脓毒症病情及预后

Fowler等在24例脓毒症患者维生素C临床Ⅰ期安全性研究中，对静脉注射不同剂量维生素C（每天0、50 mg/kg及200 mg/kg）比较发现，高剂量组（每天200 mg/kg）的SOFA评分下降速率明显快于未补充维生素C的安慰剂组。Zabet等的研究发现，在需要去甲肾上腺素治疗的感染性休克患者中，静脉注射维生素C（每天100 mg/kg）可降低28 d病死率。Marik等发现，联合应用大剂量维生素C（1.5 g/6 h×4 d）、维生素B1及小剂量氢化可的松，也可降低SOFA评分和28 d病死率。

四、大剂量维生素C在脓毒症中应用的安全性

在维生素C的氧化机制中，维生素C可降低Fe3 的化合价生成过氧化氢，可能诱导促氧化作用。然而，Mühlhöfer等通过对健康受试者连续静脉注射维生素C 6 d（750 mg/d或7 500 mg/d），检测血浆氧化应激标志物硫代巴比妥酸反应产物（TBARS）的变化，并未发现促氧化现象。此外，在葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）缺乏症患者中，由于清除过氧化氢需要G6PD主导产生的NADPH，大剂量维生素C可能增加血管内溶血的风险。大剂量维生素C代谢过程中产生草酸钙结晶可能影响肾功能，这种情况在静脉注射维生素C（40 g/d和60 g/d）的治疗中出现过2例。因此，在脓毒症患者静脉应用大剂量维生素C的大规模临床试验尚未完成前，对合并G6PD缺乏症、阵发性血红蛋白尿、双侧输尿管梗阻、草酸钙肾结石及遗传性血色病的患者，应避免使用大剂量维生素C。

迄今为止，维生素C已广泛应用于临床，相关作用机制研究相对较多，其强烈的抗氧化、抗炎、免疫调理、微循环保护特性以及良好的安全性，为其在脓毒症患者中的大剂量使用提供了可能。目前大剂量维生素C还未纳入脓毒症治疗指南中，还有诸多问题需要解决。维生素C应用于脓毒症患者的最佳剂量和最佳时间尚不明确，是否应保持在正常或暂时超过正常血浆浓度来实现更好的治疗效果也尚未明确。大剂量维生素C应用于脓毒症患者尚处于临床研究阶段，相关临床结论较少，针对大剂量维生素C能否改善脓毒症相关性心肌损伤、脓毒症相关性脑病，还有学者提出大剂量维生素C尝试联合维生素B1及小剂量激素的'鸡尾酒疗法'等研究热点，与之相关的大规模多中心临床试验正在进行中，仍值得我们期待。

来源：ICU空间 作者陈晨 张久之