脂聯(lián)素在急性肺損傷中的機制探討

任海濤，姚 蓉，曹 鈺

(四川大學(xué)華西醫(yī)院急診科，四川 成都 610041)

急性肺損傷是一種常見危重癥，發(fā)病率約78.9/10萬，且隨年齡增加而升高，年齡矯正后發(fā)病率高達(dá)86.2/10萬，醫(yī)院病死率約38% ～60%，死因多為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory dysfunction syndrome，ARDS)或多臟器功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction Syndrome，MODS)。急性肺損傷是在嚴(yán)重感染、休克、創(chuàng)傷、及燒傷等非心源性疾病過程中，肺毛細(xì)血管內(nèi)皮和肺泡上皮細(xì)胞損傷造成彌漫性肺間質(zhì)及肺泡水腫，導(dǎo)致的急性低氧性呼吸功能不全或衰竭，以肺容積減少、肺順應(yīng)性降低、嚴(yán)重的通氣/血流比例失調(diào)為病理生理特征，臨床表現(xiàn)為進(jìn)行性低氧血癥和呼吸窘迫，肺部影像學(xué)表現(xiàn)為非均一性的滲出性病變，急性肺損傷病因可分為直接或間接病因。直接病因，如肺炎、誤吸等;間接原因，如敗血癥、嚴(yán)重創(chuàng)傷、胰腺炎、缺血再灌注等［1～6］。

急性肺損傷的發(fā)病機制尚未完全闡明，目前認(rèn)為可能與中性粒細(xì)胞、肺泡巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞同時被激活，導(dǎo)致大量炎性介質(zhì)及細(xì)胞因子生成和釋放有關(guān)。在創(chuàng)傷、感染等刺激下，血循環(huán)中出現(xiàn)高水平的脂多糖(LPS)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-1等，同時協(xié)同誘導(dǎo)IL-8釋放，攻擊中性粒細(xì)胞使之活化，再次釋放細(xì)胞因子，呈現(xiàn)級聯(lián)反應(yīng)，循環(huán)往復(fù)并持續(xù)損傷內(nèi)皮。白細(xì)胞跨越內(nèi)皮游走至肺泡上皮，趨化作用增強。白細(xì)胞集聚發(fā)生呼吸暴發(fā)將產(chǎn)生大量的氧化物酶、氧自由基、彈性蛋白酶反復(fù)損傷肺泡上皮，導(dǎo)致氣體交換功能低下等，可表現(xiàn)為肺功能不全、呼吸困難、呼吸短促及發(fā)紺，此癥狀逐漸加重。聽診有呼吸音減弱、小水泡音［1，2，4］。

脂聯(lián)素是一種蛋白質(zhì)激素，又稱為 Acrp30、apM1、AdiopQ或GBP21，是近年來發(fā)現(xiàn)的主要由脂肪細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素。鼠類脂聯(lián)素由247個氨基酸組成，人脂聯(lián)素由244個氨基酸構(gòu)成，分子量為30 kDa。血漿中的脂聯(lián)素有三聚體、六聚體和多聚體3種形式，六聚體為低分子量(LMW)，多聚體為高分子量。它在血漿中有較高的濃度(5～30 μg/ml)［7］，占血漿蛋白的 0.01%，且具有明顯的性別差異，女性高于男性，青春期后表現(xiàn)得更加顯著。人脂聯(lián)素基因位于3q27，長約17 kb，包含3個外顯子和2個內(nèi)含子，有4個結(jié)構(gòu)域:氨基端的信號序列、一段非同源序列、膠原結(jié)構(gòu)域和羧基端的球形結(jié)構(gòu)域［7］。脂聯(lián)素有兩種受體，其中AdipoR1分布廣泛，尤以骨骼肌中含量最多，而AdipoR2則以肝臟中分布為主。Marina等［8］研究發(fā)現(xiàn):患慢性阻塞性肺疾病(肺氣腫)的患者氣道內(nèi)皮細(xì)胞也可分泌脂聯(lián)素及表達(dá)脂聯(lián)素功能性R1受體。該研究提示，脂聯(lián)素可能有潛在的治療急性肺損傷的作用。

脂聯(lián)素作用已經(jīng)報道的有增加胰島素的敏感性［9］、改善胰島素抵抗、抗炎抗動脈粥樣硬化［10］，促進(jìn)糖類和脂類的代謝［11］。鑒于炎癥級聯(lián)反應(yīng)、血管內(nèi)皮功能障礙、肺泡上皮損傷在急性肺損傷發(fā)病機制中的重要地位，及脂聯(lián)素具有保護內(nèi)皮和抗炎抗氧化作用，其在理論上有可能應(yīng)用于治療急性肺損傷，可能機制:脂聯(lián)素可能通過促進(jìn)游離脂肪酸的代謝，減少炎性因子產(chǎn)生和釋放，一定程度上減輕肺的損傷。Yamauchi等［11］和 Joachim 等［12］研究表明:脂聯(lián)素的主要作用可能是通過尚未闡明的機制增加細(xì)胞內(nèi)腺苷酸環(huán)化酶的含量水平而不是增加腺苷酸環(huán)化酶的活性來促進(jìn)游離脂肪酸的代謝;脂聯(lián)素可能增加β氧化作用通路中的酶和氧化磷酸化酶的表達(dá)，并通過線粒體促進(jìn)肌肉對游離脂肪酸的氧化代謝，能直接促進(jìn)C2C12心肌對細(xì)胞游離脂肪酸的代謝。研究顯示，游離脂肪酸含量升高可以引起炎癥因子(如TNF-α和IL-6)生成和釋放及NO的產(chǎn)量降低，進(jìn)而導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙。所以，脂聯(lián)素降低游離脂肪酸含量的作用可能在一定程度上減少炎癥因子的生成和釋放及增加NO的含量，達(dá)到保護血管內(nèi)皮、減輕肺上皮和血管上皮的損傷，最終起到降低急性肺損傷的損傷嚴(yán)重程度。

脂聯(lián)素可以減少氧自由基生成和抗炎抗氧化、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的作用［7］。Yamauchi等［11］研究發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素能激活離體C2C12心肌細(xì)胞膜上的腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)途徑，減少氧自由基生成和抗炎抗氧化［7］、調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的作用。在急性肺損傷過程中，NF-kB途徑激活可以使中性粒細(xì)胞大量聚集到肺，造成IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α大量合成和釋放，導(dǎo)致肺血管通透性增加，造成肺損傷。脂聯(lián)素能通過激活A(yù)MPK途徑后抑制NF-KB抑制蛋白-α的磷酸化抑制NF-kB途徑的激活［10］，減少炎癥介質(zhì)的合成和釋放，進(jìn)而在一定程度上降低肺損傷的程度。脂聯(lián)素與其受體結(jié)合后通過變構(gòu)激活作用、易化作用及抑制去磷酸化作用AMPK以及激活p38MAPK［6］兩個途徑，引起下游分子的改變，使乙酰輔酶A羧化酶(ACC)及過氧化物酶體增生物激活受(PPAR)磷酸化，從而增加脂肪酸的β氧化和抗炎作用;AMPK途徑激活能調(diào)劑細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度，可能減輕急性肺損傷的嚴(yán)重程度;AMPK途徑激活能抑制H2O2誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激過程，可能減輕急性肺損傷的嚴(yán)重程度?？寡卓寡趸委熢诩毙苑螕p傷的治療中占有重要地位，這就提示脂聯(lián)素可能有治療急性肺損傷潛在作用［13～16］。

脂聯(lián)素可以改善內(nèi)皮細(xì)胞氮氧化物合酶(eNOS)活性以抑制細(xì)胞內(nèi)過氧化反應(yīng)。Motoshima等［17］證實脂聯(lián)素作用于離體牛內(nèi)皮細(xì)胞，可能通過還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶或煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化酶相關(guān)機制，可以改善氧化性低密度脂蛋白(OxLDL)誘導(dǎo)的eNOS活性抑制，增加eNOS活性，增加NO含量，進(jìn)而抑制細(xì)胞內(nèi)過氧化反應(yīng)。氧自由基的釋放的減少，以及降低氧化型低密度脂蛋白誘導(dǎo)的氧自由基產(chǎn)物的產(chǎn)生，起到抗氧化作用。對高脂血癥大鼠血管的研究也顯示脂聯(lián)素可以減少超氧化物產(chǎn)生和過氧亞硝酸鹽生成，減輕氧化應(yīng)激/硝基化應(yīng)激［18］。

脂聯(lián)素與鈣離子拮抗劑聯(lián)合使用可能對百草枯誘導(dǎo)的急性肺損傷的治療有較多潛在價值。曹鈺等［19］研究提示:百草枯誘導(dǎo)的急性肺損傷的機制可能與聯(lián)吡啶陽離子產(chǎn)生反應(yīng)態(tài)氧、細(xì)胞內(nèi)鈣超載有關(guān)。Sarah等［20］研究發(fā)現(xiàn)鈣離子和AMP可以協(xié)調(diào)激活 AMPK。鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶-β(CaMKKβ)和LKB1一樣被證實是AMPK系統(tǒng)的上游激酶。細(xì)胞內(nèi)鈣離子增加能開啟多種方式消耗ATP，如離子泵或離子通道的運行、細(xì)胞膜的分泌和轉(zhuǎn)運及機動蛋白的相互作用。ATP的消耗使ADP/ATP的比值變大，進(jìn)而激活A(yù)MPK途徑，即鈣離子增加分別通過鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶-β和ADP/ATP的比值變大兩條途徑激活A(yù)MPK途徑。這就提示若能使用鈣離子拮抗劑抑制急性百草枯中毒誘導(dǎo)的鈣超載生，使細(xì)胞內(nèi)鈣離子在生理范圍內(nèi)增加，也許能降低急性肺損傷的程度。隨著對急性肺損傷和脂聯(lián)素的深入研究，脂聯(lián)素與鈣離子拮抗劑聯(lián)合使用也許能給急性百草枯中毒誘導(dǎo)的急性肺損傷的治療帶來新的曙光。

脂聯(lián)素可以抑制巨噬細(xì)胞前體的生長和成熟巨噬細(xì)胞的功能以調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)。Takafumi等［14］人體細(xì)胞體外實驗研究證明:脂聯(lián)素至少可能通過抑制成熟巨噬細(xì)胞的功能和抑制巨噬細(xì)胞前體的生長兩條途徑調(diào)劑炎癥反應(yīng)，前者被認(rèn)為在炎癥反應(yīng)的早期有重要的作用，后者可能起到抑制后期慢性炎癥反應(yīng)的作用。脂聯(lián)素作用于巨噬細(xì)胞，一方面能調(diào)節(jié)某些激酶和p38的磷酸化，使瘦素引起的TNF-2生成減少，起到抗炎作用;另一方面，經(jīng)脂聯(lián)素處理的巨噬細(xì)胞能調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的活性，起到抗炎作用。此外，脂聯(lián)素的抗炎效應(yīng)還包括抑制白細(xì)胞集落的形成;脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)與TNF-2類似，兩者可以互為受體拮抗劑，在脂肪組織中相互抑制各自的基因表達(dá)產(chǎn)物，在肌肉組織中互相抑制對方的功能。

綜上可以看出，在急性肺損傷中肺毛細(xì)血管和肺泡上皮細(xì)胞損傷及之后的炎癥級聯(lián)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)是其損傷主要原因，而脂聯(lián)素可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度、增強脂質(zhì)氧化反應(yīng)、變構(gòu)激活腺苷酸激酶、AMP/ATP比值等起到保護內(nèi)皮、抗炎、抗氧化等作用，減輕急性肺損傷的嚴(yán)重程度。目前尚缺乏脂聯(lián)素干預(yù)急性肺損傷的進(jìn)一步研究和報道，但是，隨著脂聯(lián)素相關(guān)作用機制研究的深入，可能會帶給急性肺損傷的研究和治療新的驚喜。

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