炎癥介質(zhì)在急性肺損傷發(fā)病中的作用

炎癥介質(zhì)在急性肺損傷發(fā)病中的作用

急性肺損傷（ali）是臨床上常見的一種嚴(yán)重疾病，也是全身炎癥反應(yīng)綜合征（ibs）中最易發(fā)生的器官組織損傷。ALI進(jìn)一步發(fā)展即為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)。ALI起病急驟,發(fā)展迅速,病情兇險(xiǎn)頑固,治療棘手困難,預(yù)后差,死亡率高。其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,至今尚未完全闡明。內(nèi)毒素是導(dǎo)致ALI的重要因素。各種炎癥介質(zhì)在內(nèi)毒素肺損傷的發(fā)病中起重要作用?，F(xiàn)將參與內(nèi)毒素肺損傷發(fā)病的細(xì)胞因子及其它炎癥介質(zhì)作一簡要綜述。1ali的發(fā)生機(jī)制各種細(xì)胞因子相互作用在促進(jìn)PMNs向肺內(nèi)的遷移、聚集中處于中心地位。致炎因子與抗炎因子的平衡失調(diào)促使ALI的發(fā)生發(fā)展。ALI時(shí),細(xì)胞因子可能通過兩種途徑導(dǎo)致器官損傷:IL-1/ICAM-1途徑通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞間的相互作用,造成器官損傷;TNFγ/TNF-α途徑可能誘導(dǎo)靶器官中細(xì)胞大量凋亡,導(dǎo)致器官功能衰竭。1.1tnf-和il-1的作用機(jī)制單核巨噬細(xì)胞激活后產(chǎn)生TNF-α和IL-1(也有學(xué)者認(rèn)為,PMN是肺實(shí)質(zhì)中IL-1β的主要來源),二者協(xié)同作用,一方面激活肺部炎癥效應(yīng)細(xì)胞的NF-κB,產(chǎn)生細(xì)胞因子(如TNF-α可使IL-8的基因表達(dá)增加)啟動(dòng)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng);另方面,作用于內(nèi)皮細(xì)胞,增加細(xì)胞表面黏附分子(Ams),如細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)、E-選擇素、P-選擇素的表達(dá),并刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞趨化性細(xì)胞因子mRNA表達(dá)增加,其中TNF-α是單核細(xì)胞趨化肽-1(MCP-1)的有效刺激劑,而IL-1則是上皮細(xì)胞中性粒細(xì)胞活化劑(ENA-78)及GRO最有力的刺激劑。在上述兩方面作用下,PMN向炎癥部位遷移、聚集。TNF-α和IL-1均可誘導(dǎo)肺損傷時(shí)急性肺滲漏,TNF-α的作用強(qiáng)于IL-1。TNF-α是介導(dǎo)ALI的主要細(xì)胞因子,除了其直接毒性外,TNF-α還可與多種分子、細(xì)胞相互聯(lián)系,產(chǎn)生廣泛作用。許多細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞)表面同時(shí)表達(dá)兩種TNF-α受體(TNFRI即P55和TNFRII即P75)。其中TNFRI是主要的信號(hào)傳導(dǎo)受體,主要介導(dǎo)炎癥反應(yīng);TNFRII則起輔助作用,協(xié)助傳遞TNF到TNFRI,并與細(xì)胞免疫有關(guān)。隨后,細(xì)胞內(nèi)蛋白如TRAFs、CIAPs即死亡區(qū)域控制蛋白等傳導(dǎo)TNF-α信號(hào),激活核內(nèi)NF-κB。TNF可以劑量依賴方式誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡,其機(jī)制可能是:TNF作用于跨膜受體,引起鞘磷脂水解,產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)酰胺,后者作為細(xì)胞凋亡的一種細(xì)胞內(nèi)信號(hào),誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。IL-1受體(IL-1R)分兩型。IL-1R1是IL-1的信號(hào)傳導(dǎo)受體,IL-1R2則通過與IL-1結(jié)合,抑制IL-1與IL-1R1結(jié)合從而阻斷IL-1的信號(hào)傳導(dǎo)。IL-1的特異性競爭性拮抗劑IL-1Ra是IL-1家族成員之一。IL-1Ra可與IL-1R結(jié)合占據(jù)位置而不觸發(fā)任何信號(hào),從而阻斷了IL-1的信號(hào)傳導(dǎo)。研究表明,IL-1Ra能明顯改善ALI患者的預(yù)后。盡管ALI時(shí)IL-1Ra和IL-1R2濃度較高,但極少量的IL-1即能激活效應(yīng)細(xì)胞,導(dǎo)致嚴(yán)重的肺部炎癥反應(yīng)。有證據(jù)表明,IL-1與ALI患者血清中PG、TXB2、LTC4D4E4、TNF、IL-6等升高有關(guān),表明IL-1可能通過間接方式參與ALI的發(fā)生及影響預(yù)后。1.2非人體行性型的ali-pmn的誘導(dǎo)表達(dá)肺泡巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞可直接對細(xì)菌產(chǎn)物如LPS發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生氣道趨化性細(xì)胞因子。肺泡中其它細(xì)胞如成纖維細(xì)胞、上皮細(xì)胞產(chǎn)生趨化性細(xì)胞因子是對前炎癥細(xì)胞因子TNF-α、IL-1的反應(yīng),而不對LPS直接產(chǎn)生反應(yīng)。趨化性細(xì)胞因子分兩類:α趨化性細(xì)胞因子如IL-8、ENA-78、GRO等,主要趨化PMN;β-趨化性細(xì)胞因子如MCP-1、MCP-2、MCP-3、MCP-4、巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-1(MIP-1)等,主要趨化單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞。肺泡局部釋放的巨噬細(xì)胞炎癥蛋白-2(MIP-2)在PMN向肺泡內(nèi)募集機(jī)制中起重要作用。最主要的趨化性細(xì)胞因子是IL-8和ENA-78。在LPS誘導(dǎo)ALI過程中可引起IL-8升高。ALI時(shí)BALF中IL-8含量在PMN聚集之前即早期增高,其高濃度呈持續(xù)性,與PMN的最大聚集相關(guān)聯(lián)。IL-8可通過促進(jìn)中性粒細(xì)胞的趨化、變形、脫顆粒、釋放溶酶體酶等參與炎癥反應(yīng)。ARDS患者可產(chǎn)生抗IL-8自身抗體,后者與IL-8結(jié)合形成抗IL-8/IL-8復(fù)合物?？笽L-8自身抗體可平衡游離的和復(fù)合物中的IL-8,從而調(diào)節(jié)IL-8的活性。內(nèi)源性TNF可導(dǎo)致肺產(chǎn)生ENA-78。肺內(nèi)ENA-78與PMN介導(dǎo)的肺損傷有關(guān),應(yīng)用中和性ENA-78抗體可減輕肺損傷程度。1.3內(nèi)毒素誘導(dǎo)表達(dá)G-CSF是維持和調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞數(shù)量及功能的細(xì)胞因子。感染性疾病患者血中可檢測到高水平的G-CSF。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)內(nèi)毒素血癥發(fā)生時(shí)體內(nèi)G-CSF表達(dá)增加。除內(nèi)毒素直接作用外,內(nèi)毒素誘導(dǎo)效應(yīng)細(xì)胞激活釋放的某些細(xì)胞因子如TNF-α亦可促進(jìn)G-CSF表達(dá)增加。G-CSF能增強(qiáng)中性粒細(xì)胞的趨化特性以及中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附性,同時(shí)促進(jìn)骨髓中性粒細(xì)胞前體細(xì)胞分化成熟及存儲(chǔ)池成熟中性粒細(xì)胞的釋放,還可激活中性粒細(xì)胞,增強(qiáng)其吞噬作用、殺菌活性及呼吸爆發(fā)產(chǎn)生氧自由基的能力,刺激其釋放多種蛋白酶類,減少中性粒細(xì)胞凋亡。1.4il-10影響tnf-b主要由單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞(主要是TH2細(xì)胞)、B細(xì)胞、激活的角質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生。能抑制單核細(xì)胞分泌IL-1β、IL-6、TNF、GM-CSF等炎性介質(zhì),亦可抑制中性粒細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞產(chǎn)生上述前炎癥細(xì)胞因子如IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α等,具有抗炎作用,并能調(diào)節(jié)纖溶系統(tǒng),抑制內(nèi)毒素血癥時(shí)的凝血反應(yīng)。IL-10在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后水平影響前炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生。IL-10能抑制前炎癥細(xì)胞因子相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄,并影響前炎癥細(xì)胞因子mRNA的穩(wěn)定性,從而導(dǎo)致細(xì)胞因子水平下降。另一方面,炎性細(xì)胞因子也調(diào)節(jié)IL-10的產(chǎn)生。LPS刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞因子如TNF-α,后者刺激IL-10mRNA表達(dá)增強(qiáng)及IL-10水平升高。IL-10能有效抑制NF-κB的激活。其機(jī)制可能是IL-10通過增強(qiáng)肺泡巨噬細(xì)胞I-κBmRNA的表達(dá)而抑制NF-κB的激活。氣管內(nèi)滴注IL-10可使內(nèi)毒素急性肺損傷大鼠肺組織PMN浸潤及病理改變程度明顯減輕,提示IL-10可能通過減少PMN在肺內(nèi)積聚或加速清除肺內(nèi)扣押的PMN,從而達(dá)到減輕PMN介導(dǎo)的內(nèi)毒素急性肺損傷的作用。IL-10可使內(nèi)皮細(xì)胞表面黏附分子的表達(dá)下調(diào)(如抑制MIP-1a、MIP-2兩種趨化因子的表達(dá),上述兩種因子可協(xié)同作用募集PMN到肺內(nèi)),從而抑制PMN向炎癥區(qū)域的聚集,并促進(jìn)PMN的凋亡。IL-10可抑制LPS刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生proagulant(PCA)、減少TNFmRNA的表達(dá)使TNF產(chǎn)生減少,同時(shí)可使PGE2產(chǎn)生減少。IL-10對Mphi產(chǎn)生炎性介質(zhì)的抑制作用,至少部分通過調(diào)節(jié)蛋白激酶C(PKC)的活性來介導(dǎo)。1.5il-6r與pgi2內(nèi)毒素?fù)p傷后大鼠血清和BALF中IL-6含量的增高與BALF中蛋白質(zhì)含量的升高呈顯著正相關(guān),提示IL-6可能參與了肺水腫的形成。IL-6部分由TNF-α、IL-1誘導(dǎo)產(chǎn)生。內(nèi)毒素性ALI時(shí),循環(huán)血中TNF、IL-1水平呈一過性增高,而IL-6則持續(xù)升高,與ALI的持續(xù)發(fā)展及嚴(yán)重程度有關(guān)。IL-6R(GP130)可增強(qiáng)IL-6信號(hào),二者結(jié)合可觸發(fā)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。IL-6體外可抑制在LPS刺激時(shí)培養(yǎng)的人平滑肌細(xì)胞(HPASMC)釋放PGI2。有證據(jù)表明,巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(migrationinhibitoryfactor,MIF)可促進(jìn)肺泡巨噬細(xì)胞釋放前炎癥細(xì)胞因子TNF-α及IL-8,是促進(jìn)和維持ARDS肺部炎癥的因子。IL-11能保護(hù)高濃度氧誘導(dǎo)的肺損傷,與內(nèi)毒素急性肺損傷的發(fā)生似乎無明顯關(guān)聯(lián)?？傊?細(xì)胞因子在ALI的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。TNF-α和IL-1為前炎癥細(xì)胞因子,可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)黏附分子(AMs),并以自分泌和旁分泌形式刺激鄰近細(xì)胞的NF-κB活性增高,表達(dá)趨化性細(xì)胞因子如IL-8。前炎癥細(xì)胞因子、肺泡巨噬細(xì)胞和趨化性細(xì)胞因子的相互作用使PMN遷移、聚集于肺內(nèi)?？寡滓蜃尤鏘L-1R2、IL-1Ra、抗IL-8自身抗體和IL-10等在ALI時(shí)雖然增加,但不足以抑制炎癥反應(yīng)。2ali、ards發(fā)病的機(jī)制G-桿菌內(nèi)毒素介導(dǎo)的炎性細(xì)胞如吞噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及活化的內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生釋放的大量前炎癥細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)、趨化因子、生長因子在ALI、ARDS發(fā)病中起關(guān)鍵作用。2.1內(nèi)毒素paf活性PAF是磷脂酶A2(PhospholipaseA2,PLA2)水解膜磷脂后生成的活性極強(qiáng)的脂質(zhì)介質(zhì)。Doebber等觀察到大鼠靜脈注射內(nèi)毒素后血中PAF含量增高。李少華等也觀察到狗靜脈注射大腸桿菌內(nèi)毒素2mg/kg可引起動(dòng)脈血和BALF中PAF含量明顯增加,同時(shí)血清和BALF中PLA2活性增高,平均動(dòng)脈壓下降。PAF受體拮抗劑SRI63-441可抑制內(nèi)毒素引起的PLA2活性增高,減輕內(nèi)毒素所致低血壓及肺損傷,提示PAF是參與內(nèi)毒素性肺損傷的重要介質(zhì)。PAF可直接損傷肺血管內(nèi)皮細(xì)胞,導(dǎo)致其通透性增加,可能與細(xì)胞骨架蛋白結(jié)構(gòu)和功能的改變有關(guān)。另外,PAF可引起血小板的聚集和釋放,激活白細(xì)胞釋放氧自由基(OR)、溶酶體酶、前列腺素等,間接引起血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷和通透性增高。2.2no對血管內(nèi)皮功能的影響ET可刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生PGI2、TNF、IL-6等多種生物活性物質(zhì),反饋調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞釋放內(nèi)皮依賴性舒血管因子NO。正常情況下,ET與NO的合成釋放處于動(dòng)態(tài)平衡,二者之間存在負(fù)反饋調(diào)節(jié)關(guān)系,ET通過氣B受體促進(jìn)NO釋放,而NO則通過cGMP途徑抑制ET的產(chǎn)生。靜脈注射降鈣素基因相關(guān)肽(CGRP)能明顯減低大鼠內(nèi)毒素血癥時(shí)血漿ET的含量,提示CGRP能抑制病理?xiàng)l件下ET的大量釋放。小劑量NO可調(diào)節(jié)血管張力、抑制血細(xì)胞黏附、血小板聚集以及白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的黏附作用。炎癥反應(yīng)時(shí),LPS和CK(如IL-1、TNF-α)刺激肺血管內(nèi)皮細(xì)胞可大量表達(dá)誘導(dǎo)型一氧化氮合酶mRNA(iNOSmRNA),合成大量的NO。Luvone等報(bào)道NO可通過體內(nèi)外抑制LPS誘導(dǎo)的TNF-α等細(xì)胞因子的釋放(如NO可下調(diào)肺巨噬細(xì)胞對TNF-α、IL-1β的產(chǎn)生),減輕肺損傷。NO可促進(jìn)中性粒細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的相互作用,iNOS通過炎癥細(xì)胞產(chǎn)生致炎細(xì)胞因子導(dǎo)致失控性炎癥反應(yīng)的加劇,通過促進(jìn)炎癥細(xì)胞與肺血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附導(dǎo)致血管滲漏及肺水腫。Kristof等證明iNOS基因缺陷大鼠肺損傷程度減輕,提示iNOS表達(dá)增加及大量產(chǎn)生的NO可參與ALT的發(fā)病。NO還可與超氧陰離子等氧自由基反應(yīng),生成毒性更強(qiáng)的過氧亞硝基陰離子(ONOO-),對內(nèi)皮細(xì)胞造成損傷。但也有研究表明,內(nèi)生性NO對血管有明顯的保護(hù)作用。2.3急性肺炎及肺水腫HMGB-1是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,最初被認(rèn)為是內(nèi)毒素致死反應(yīng)的一種晚期介質(zhì)。氣管內(nèi)給予HMG-1可產(chǎn)生ALI,表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞聚集、肺水腫發(fā)生和肺IL-1β、TNF-α、MIP-2產(chǎn)生增加。在內(nèi)毒素誘導(dǎo)急性肺部炎癥時(shí),應(yīng)用抗HMG-1抗體可減輕中性粒細(xì)胞的肺內(nèi)遷移及肺水腫,這種保護(hù)效應(yīng)是特異性的,因?yàn)镮L-1β、TNF-α或MIP-2在抗HMG-1抗體治療后未見下降。研究顯示HMGB-1是急性炎癥肺損傷的終末介質(zhì)。2.4中性紅細(xì)胞抑制劑單次注射缺乏穩(wěn)定性因素在內(nèi)毒素致大鼠急性肺損傷發(fā)生過程中,肺組織CINC基因表達(dá)增強(qiáng)。CINC是IL-8家族的一名成員,是大鼠中性粒細(xì)胞特異性趨化因子。大鼠皮下注射10-10~10-7M的CINC可引起注射局部中性粒細(xì)胞浸潤,且呈劑量依賴性。CINCs特別是CINC-1和CINC-3在LPS誘導(dǎo)的ALI時(shí)PMN向肺內(nèi)募集中起重要作用。2.5抗icam-1和抗lfa-1的配體TNF和IL-1α可調(diào)節(jié)ICAM-1的表達(dá),有人將IL-1與ICAM-1之間關(guān)系稱為IL-1/ICAM軸?？笽CAM-1或抗LFA-1(ICAM-1的配體)抗體可明顯抑制LPS或TNF-α誘導(dǎo)的人中性粒細(xì)胞黏附聚集作用。大劑量LPS誘導(dǎo)ALI器官損傷的機(jī)制可能是:LPS通過IL-1等細(xì)胞因子誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM-1,引起中性粒