应激、非稳态负荷与器官衰竭:从Selye一般适应综合征到脓毒症器官功能障碍的现代整合观

《Die Anaesthesiologie》:Stress, Allostase und Organversagen

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月25日 来源:Die Anaesthesiologie 1.1

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  内分泌学家Hans Selye于90年前在《自然》杂志发表了一篇开创性论文,提出了生物体对有害刺激作出反应的一般适应综合征的全面理论。Selye观察到遭受多种物理和化学刺激的大鼠出现刻板的激素反应,并在后续工作中引入了如今普遍使用的术语“应激”(stress)

  
内分泌学家Hans Selye于90年前在《自然》杂志发表了一篇开创性论文,提出了生物体对有害刺激作出反应的一般适应综合征的全面理论。Selye观察到遭受多种物理和化学刺激的大鼠出现刻板的激素反应,并在后续工作中引入了如今普遍使用的术语“应激”(stress)来描述这些现象。他从物理学(应力与应变)借用了该术语,用以描述固体在外力作用下的形变。Selye后来承认,在生物医学背景下,使用应力的效应即应变(strain)来描述一般适应综合征而非触发因素更为准确。类比于将固体过度拉伸直至断裂,当超出生物体的修复和防御系统的极限时,便达到一个不可逆的临界点,其特征是器官损伤乃至最终死亡。Selye的研究从根本上促进了研究人员对损伤反应的理解,尤其是在重症监护医学领域。例如,手术患者中创伤诱导的应激效应可通过镇痛和镇静成功调节。本综述旨在以脓毒症中的器官衰竭为例,阐述医学应激研究的进展,特别是非稳态(allostasis)和毒物兴奋效应(hormesis)的概念及其潜在的分子机制对医疗实践的意义。
一、研究背景与问题提出
应激(stress)已成为日常生活中的常用术语,其概念源于1936年Hans Selye提出的刻板适应性反应理论。Selye观察到,无论是创伤、中毒、烧伤还是心理压力,机体都会通过释放肾上腺素(adrenaline)或皮质醇(cortisol)等应激激素引发相似的适应性反应。然而,这种反应最初具有适应性,后期则可能转为适应不良,类似于固体物理学中的“应力与应变”。尽管Selye的理论奠定了现代应激研究的基础,但其核心问题在于:不同强度的应激源如何决定机体的命运?为何某些应激反应可增强抵抗力(resilience),而另一些却导致器官衰竭甚至死亡?为此,研究人员亟需阐明应激反应的动态机制,尤其是非稳态(allostasis)和毒物兴奋效应(hormesis)在其中的角色。非稳态指机体通过适应性过程维持稳定以应对应激源,而健康被定义为最佳非稳态,疾病则源于适应能力不足。毒物兴奋效应则描述了低剂量应激源可诱导保护性适应,而高剂量则造成损伤的非线性剂量-反应关系。理解这些机制对于麻醉学和重症医学至关重要,因为围手术期应激反应直接关系到患者的预后。
二、研究方法概述
本研究为一篇综述性论文,未涉及原始实验数据或临床队列。研究人员通过系统回顾和分析既往文献,整合了细胞信号转导、能量代谢和免疫学领域的现有证据。主要技术方法包括:1)基于Selye经典动物模型的观察性研究;2)针对细胞内信号通路如mTOR(雷帕霉素靶蛋白)和AMPK(AMP活化蛋白激酶)的分子生物学分析;3)关于活性氧(ROS)作为信号分子的研究;4)利用表观遗传学机制解释应激记忆的形成;5)结合临床观察,如Takotsubo综合征和脓毒症病例,验证基础理论。所有结论均来源于已发表的同行评议文献,未涉及具体试剂或实验操作步骤。
三、研究结果
1. 急性应激反应:恐惧、战斗与逃跑反应
研究人员指出,在无应激状态下,机体处于能量稳态(homeostasis),能量主要用于生长、增殖和繁殖等基础功能。当遭遇强应激源时,机体通过感觉器官激活下丘脑-垂体-肾上腺轴,快速释放肾上腺素和皮质类固醇激素,启动“战斗或逃跑”反应。这一过程由细胞内mTOR和AMPK信号通路调控:mTOR促进合成代谢抵抗反应,而AMPK则主导分解代谢修复反应。两者共同决定应激反应的方向和强度,对应于Selye理论中的“应力”与“应变”。
2. 应激反应的动力学
研究表明,应激反应的结局不仅取决于应激源的强度,还受机体的适应能力或韧性影响。机体从相对平衡状态进入防御和适应阶段(非稳态),最终建立新平衡或走向耗竭。当应激源超过临界阈值时,发生“非稳态过载”(allostatic overload),导致不可逆损伤。临床典型例子为Takotsubo综合征,即由极端情绪或身体应激触发的急性心肌无力。此外,持续的能量缺乏可导致细胞和器官衰竭乃至死亡。
3. 应激负荷的关键作用
研究人员强调,应激源的强度决定了其效应。低强度应激(如轻微温度波动、低浓度毒素)往往无害甚至有益,而高强度应激则引发损伤。机体对每种应激源存在耐受范围,超过阈值才出现“非稳态过载”。在急诊和重症医学中,多种应激源的协同效应尤为重要,例如术后院内感染比单纯肺炎更易诱发器官衰竭。个体间应激韧性差异由遗传和环境共同决定,通过训练(如气候适应)可改变这一能力。
4. 病原体应激与脓毒症:抵抗与耐受
脓毒症的发病机制被视为“非稳态过载”的典型案例。机体对病原体应激有两种互补策略:抵抗(resistance)和耐受(tolerance)。抵抗主要由免疫系统介导,通过吞噬作用和活性氧等机制清除病原体;耐受则不减少病原体数量,而是中和毒性产物或激活组织修复反应。低病原体负荷优先激活抵抗反应,中等负荷诱导耐受,极高负荷则同时超越两种系统的储备,导致“非稳态过载”和器官功能障碍。
5. 非稳态过载与脓毒症中的耗竭
在脓毒症中,抵抗和耐受功能均出现异常。急性病原体应激可导致失控的过度炎症(hyperinflammation)和快速能量消耗,或免疫麻痹(immunoparalysis)和耗竭。过度炎症中,活化的免疫细胞通过释放蛋白酶和活性氧破坏周围组织;免疫麻痹中,病原体不受抑制地扩散并造成器官损伤。不同应激源(如热、冷、毒素)与病原体竞争重叠的信号通路和资源,其协同效应决定了发病率和死亡率。
四、讨论与结论
研究人员总结认为,应激处理能力根本上决定了机体的健康状况。给予应激介质如肾上腺素或皮质醇可产生治疗效果,帮助患者适应特殊负担。由于非稳态容量有限,必须避免应激处理过程的过载,例如在感染灶清创手术期间,次优温度、疼痛或不适当的营养供给均不利于预后。应激源的作用强度至关重要,现代研究证实应激反应具有非线性剂量-效应关系(毒物兴奋效应)。在感染情况下,病原体负荷和能量可用性决定了防御反应的生理或病理效应。这些基于Hans Selye 90年前提出的一般适应反应的观点,结合最新发现,有助于从根本上发展研究人员对感染所致器官衰竭机制的理解。
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