急性呼吸窘迫綜合征肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷的生物標志物研究進展

1、急性呼吸窘迫綜合征肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷的生物標志物研究進展急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是各種肺內(nèi)肺外因素所致的彌漫性肺泡損傷及炎癥，引起肺通透性增加、富含蛋白質(zhì)水腫液在肺間質(zhì)聚集、血管外肺水含量增加，進而發(fā)展為以頑固性低氧血癥為顯著特征的臨床綜合征。嚴重ARDS患者的病死率高達46%，已成為世界性公共衛(wèi)生問題。肺毛細血管內(nèi)皮細胞數(shù)量約占肺組織細胞總數(shù)的20%-30%，在調(diào)節(jié)肺血管張力、維持肺泡-肺毛細血管膜屏障功能和完整性等多方面發(fā)揮重要作用。肺毛細血管內(nèi)皮細胞既是ARDS炎癥反應(yīng)的靶細胞，也是重要的效應(yīng)細胞。ARDS

2、早期（數(shù)小時或數(shù)天內(nèi)）肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷分泌大量生物標志物，但目前尚無利用相關(guān)標志物診斷ARDS或評估預(yù)后的系統(tǒng)分析或總結(jié)。因此，本文對肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷常見標志物的產(chǎn)生機制，診斷、預(yù)后評估價值進行綜述，以期為臨床醫(yī)生識別、評估ARDS患者病情嚴重程度及預(yù)后提供參考借鑒。1常見肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷標志物血管通透性增高，肺毛細血管內(nèi)皮細胞屏障破壞在ARDS發(fā)生發(fā)展過程中起關(guān)鍵作用。ARDS早期，活化的炎癥細胞及其釋放的介質(zhì)損傷內(nèi)皮細胞間緊密連接蛋白，細胞間隙增大。黏附分子等促炎因子分泌增多，促進白細胞的聚集和遷移，導(dǎo)致血液富含蛋白質(zhì)的液體和活化的炎癥細胞在肺泡內(nèi)積聚。此時，可在血漿和支

3、氣管肺泡灌洗液檢測到多種生物標志物。1.1可溶性細胞間黏附分子-1可溶性細胞間黏附分子-1（soluble intracellular cell adhesion molecule 1，sICAM-1）是免疫球蛋白超家族的成員。sICAM-1主要由肺毛細血管內(nèi)皮細胞表達，分布于細胞表面，是肺毛細血管內(nèi)皮細胞完整性的標志。該分子是免疫球蛋白樣的細胞表面蛋白，介導(dǎo)白細胞與白細胞以及白細胞與其他細胞之間的黏附作用。作為肺毛細血管內(nèi)皮細胞分泌的黏附分子，sICAM-1在中性粒細胞募集和促進中性粒細胞向肺內(nèi)轉(zhuǎn)運過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年多項研究報道ARDS期間血漿sICAM-1的表達急劇增加，且與ARDS

4、不良預(yù)后相關(guān)。一項多中心前瞻性觀察性研究發(fā)現(xiàn)，在ARDS患者中，入院前三天血漿sICAM-1水平升高與患者死亡風(fēng)險正相關(guān)。Flori HR等的研究則發(fā)現(xiàn)，血漿sICAM-1水平與ARDS患者病死率和機械通氣之間有密切關(guān)系，sICAM-1水平越高，患者病死率越高，機械通氣時間越長。此外，在需要高頻振蕩通氣的ARDS兒童中，對肺復(fù)張無反應(yīng)的兒童血漿sICAM-1水平較高。在脂多糖氣管內(nèi)給藥誘導(dǎo)的大鼠肺損傷模型中，使用sICAM-1分子單克隆抗體預(yù)處理，可減輕肺組織白細胞介素-1（interleukin-1，IL-1）所致的炎癥效應(yīng)。因此，sICAM-1升高可作為ARDS患者不良預(yù)后的標志物，為臨床

5、醫(yī)師早期評估患者預(yù)后提供參考依據(jù)，而sICAM-1分子抗體還有望成為治療ARDS的備選藥物。1.2選擇素選擇素是細胞黏附分子家族的一類單鏈跨膜糖蛋白，包括E-選擇素、P-選擇素和L-選擇素。其中，E-選擇素與P-選擇素均能在內(nèi)皮細胞表達，因此被稱為血管選擇素。E-選擇素主要由皮膚和骨髓微血管內(nèi)皮細胞分泌。當肺毛細血管內(nèi)皮細胞受腫瘤壞死因子-（tumor necrosis factor-，TNF-）與IL-1刺激時，亦可合成分泌E-選擇素。肺毛細血管內(nèi)皮細胞表面的E-選擇素可通過與白細胞表面的唾液酸巖藻糖基化的聚糖決定簇結(jié)合而使其牢固地黏附于肺毛細血管內(nèi)皮細胞周圍，進而激活整聯(lián)蛋白，促進白細胞的

6、跨膜遷移；此外，E-選擇素還能明顯減緩白細胞滾動速度，進而使更多的白細胞發(fā)生黏附。生理狀態(tài)下，肺毛細血管內(nèi)皮細胞的Weibel-Palade小體中少量表達P-選擇素。當ARDS發(fā)生時，受組織胺、凝血酶等刺激后，P-選擇素迅速在細胞膜表面表達，進而與白細胞上的P-選擇素糖蛋白配體-1（P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1）結(jié)合，捕獲白細胞并促進白細胞滾動，參與白細胞的初始內(nèi)皮黏附過程。Bime等發(fā)現(xiàn)P-選擇素配體基因（selectin P ligand gene，SELPLG）是非洲裔美國患者發(fā)生ARDS的危險因素；Donnelly與Sakamaki等研

7、究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者血漿中E-選擇素和P-選擇素水平均明顯升高。同樣地，Al-Biltagi等研究表明，ARDS患者血漿E-選擇素水平高于對照組，且入院第7天血漿E-選擇素高于302 ng/mL的患者死亡風(fēng)險更高。雖然E-選擇素與P-選擇素儲存部位以及結(jié)合配體不同，但是兩者在ARDS發(fā)生后均參與肺毛細血管內(nèi)皮細胞識別和促進白細胞的遷移過程。因此，E-選擇素和P-選擇素與ARDS炎癥的發(fā)生發(fā)展過程密切相關(guān)，既是預(yù)測ARDS發(fā)生的危險因素，也可能是影響患者預(yù)后的危險因素。1.3血管緊張素-2血管緊張素（angiogenin）是血管生長因子家族的成員之一，主要參與血管生成的信號傳導(dǎo)和調(diào)控。常見的血管

8、緊張素包括血管緊張素-1（angiogenin-1，Ang-1）、血管緊張素-2（angiogenin-2，Ang-2）、血管緊張素-3（angiogenin-3，Ang-3）和血管緊張素-4（angiogenin-4，Ang-4）。Ang-l是蛋白質(zhì)酪氨酸激酶受體家族中Tie2受體的配體，在炎癥過程中有助于穩(wěn)定肺毛細血管內(nèi)皮細胞，抑制白細胞黏附，從而降低血管通透性；Ang-2則是一種由毛細血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生的分泌型寡聚糖蛋白，可通過競爭抑制Ang-1引起的Tie2磷酸化，促進白細胞黏附，加劇炎癥反應(yīng)。與此同時，Ang-2還可增加血管內(nèi)皮生長因子的敏感性，破壞血管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致血管通透性增強

9、。Reilly等前瞻性納入703例膿毒癥患者，測定入院時血漿Ang-2水平，結(jié)果表明血漿Ang-2濃度升高是ARDS發(fā)生的高危因素（OR=1.59，95%CI: 1.351.88）。同樣地，Ganter等在創(chuàng)傷性肺損傷的患者研究中也發(fā)現(xiàn)，血漿Ang-2水平與創(chuàng)傷的嚴重程度和組織低灌注正相關(guān)，并且Ang-2水平越高，其發(fā)生急性肺損傷的可能性越大。近年研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者循環(huán)中Ang-2水平與其病死率呈正相關(guān)。而Calfee CS在液體復(fù)蘇的研究中證實Ang-2可用于液體復(fù)蘇效果的評價，即保守的液體復(fù)蘇策略可降低Ang-2水平，從而改善ARDS患者預(yù)后，降低其病死率。綜上，可以認為Ang-2是預(yù)

10、測ARDS發(fā)生的重要標志物，同時也是影響ARDS患者病死率的獨立危險因素。1.4血管性假血友病因子血管性假血友病因子（von Willebrand factor，vWF）是主要由肺毛細血管內(nèi)皮細胞合成的一種大分子多聚體糖蛋白，以多聚體或超大多聚體形式直接分泌或者存儲于Weibel-Palade小體中。vWF包含多個重復(fù)結(jié)構(gòu)域，包括A1糖蛋白結(jié)構(gòu)域與A3結(jié)合膠原結(jié)構(gòu)域。vWF黏附于內(nèi)皮下膠原或暴露在高剪切力條件下激活，A1、A3結(jié)構(gòu)域?qū)⒀“宀东@到肺毛細血管損傷部位的細胞基質(zhì)上，從而啟動血栓形成過程。ARDS發(fā)生后，肺毛細血管內(nèi)皮細胞受損，大量vWF釋放進入血液循環(huán)，血漿vWF水平升高，與血小板

11、、膠原蛋白結(jié)合形成血栓而影響微循環(huán)。Kraisin等利用伯氏瘧原蟲感染小鼠構(gòu)建ARDS模型，研究發(fā)現(xiàn)ARDS組小鼠血漿vWF水平升高，而敲除vWF基因組小鼠的存活時間較野生型小鼠短。Rubin等對45名非肺源性感染的膿毒癥患者進行前瞻性觀察性研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血漿vWF抗原濃度大于4.5倍對照組濃度結(jié)合器官功能不全表現(xiàn)預(yù)測ARDS的陽性預(yù)測值為80%。Afshar等納入113例單純燒傷或吸入性損傷患者的前瞻性多中心觀察性研究結(jié)果表明：傷后24 h內(nèi)血漿vWF-A2濃度是預(yù)測ARDS患者預(yù)后的獨立危險因素（AUC 0.89，95%CI: 0.820.95）。另有研究提示，血漿vWF水平升高與機械通

12、氣時間延長、死亡相關(guān)?？梢姡瑅WF可作為評估ARDS預(yù)后不良的生物標志物。1.5內(nèi)皮細胞特異性分子-1內(nèi)皮細胞特異性分子-1（endothelial cell-specific molecule-1，ESM-1）可由激活的肺毛細血管內(nèi)皮細胞大量表達的一種蛋白多糖。在炎癥刺激、細胞黏附分子相互作用的情況下，ESM-1可釋放至循環(huán)中，進而通過抑制淋巴細胞功能相關(guān)抗原-1/ICAM-1通路而減少白細胞黏附，減輕炎癥反應(yīng)。TNF-、IL-1等細胞因子的釋放可上調(diào)ESM-1表達。ARDS患者ESM-1水平升高，病死率也會相應(yīng)增高。Tang等通過一項多中心前瞻性觀察性研究證實，ARDS患者入院24 h內(nèi)血

13、漿ESM-1水平是預(yù)測住院病死率的獨立危險因素（AUC 0.715，95%CI: 0.5550.875）。在另一項納入90例ARDS患者的單中心前瞻性觀察性研究中發(fā)現(xiàn)，預(yù)后不良組患者血漿ESM-1水平顯著高于預(yù)后良好組。上述研究提示：ESM-1水平越高，ARDS患者預(yù)后越差，ESM-1升高是ARDS預(yù)后不良的危險因素。1.6多配體蛋白聚糖-1肺毛細血管內(nèi)皮細胞管腔側(cè)表面覆蓋著一層多糖包被，其核心成分是多配體蛋白聚糖-1（syndecan-1），它可與細胞骨架直接連接，形成負電荷屏障阻止血液中細胞與肺毛細血管內(nèi)皮細胞直接接觸，減輕有害成分對肺毛細血管內(nèi)皮細胞的直接損害。發(fā)生ARDS時，肺毛細血管

14、內(nèi)皮細胞多糖蛋白復(fù)合物結(jié)構(gòu)破壞后，syndecan-1脫落而進入血液循環(huán)，其水平與肺毛細血管內(nèi)皮細胞損傷程度相關(guān)。Inagawa等在脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，與Sham組小鼠相比，ARDS組小鼠肺組織毛細血管內(nèi)皮多糖包被結(jié)構(gòu)嚴重破壞，表現(xiàn)為組織結(jié)構(gòu)的脫落和凝結(jié)，而syndecan-1表達水平顯著升高。Murphy等在一項納入262例ICU膿毒癥患者的單中心回顧性觀察性研究中發(fā)現(xiàn)，非肺源性膿毒癥患者入院第2天血漿syndecan-1水平與ARDS發(fā)生呈正相關(guān)?？梢?，血漿syndecan-1水平具備預(yù)測非肺源性膿毒癥患者發(fā)生ARDS的潛能。2小結(jié)與展望總之，ARDS肺毛細血管內(nèi)皮細胞相關(guān)的生物標志物種類繁多、功能