急性肺損傷與失血性休克相關性研究進展

廖志林

（中國人民解放軍第九四醫(yī)院急診科，南昌 330001）

失血性休克時肺往往是最先和最易受累的器官，一般發(fā)病早期即可出現(xiàn)呼吸功能障礙——急性肺損傷（acute lung injury，ALI），發(fā)生率高達 80%以上，病情惡化可發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），甚至多器官功能障礙綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）或多器官功能衰竭。目前研究認為導致ALI的原因是多種效應細胞如肺泡巨噬細胞、肺泡毛細血管內皮細胞等的活化及其釋放的細胞因子和炎癥介質在肺內形成的網絡作用導致了肺泡－毛細血管膜損傷［1］，腸道細菌 ／內毒素移位 bacteria／endo toxin translation，BET）、肺缺血-再灌注損傷導致肺組織過度的失控性炎癥反應及中性粒細胞（polymorphonuclear，PMN）的扣押［2］等，但確切機制還有待研究。筆者現(xiàn)就失血性休克與急性肺損傷相關性的發(fā)病機制研究進展作一綜述。

1 自由基的作用

通常認為，失血性休克／復蘇過程中產生的活性氧（reactive oxygen species，ROS），在失血后炎癥反應和肺組織損傷中扮演著重要的角色。肺血管內皮細胞中的黃嘌呤／黃嘌呤氧化酶（XO）系統(tǒng)產生的氧自由基可能是損傷呼吸膜的原發(fā)因素。PMN內NAD （P）H氧化酶途經是失血性休克／復蘇后ROS的主要來源。有研究［3］表明，失血性休克／復蘇后激活的PMN，可以通過NAD（P）H氧化酶途經釋放ROS，介導肺泡巨噬細胞呼吸爆發(fā)和肺部炎癥反應。XO存在于肺毛細血管內皮細胞胞漿和胞膜表面，幾乎都呈還原型。還原型XO在轉化為氧化型的過程中，特別是在缺氧的情況下可產生大量自由基。休克后1 h游離的肺間質單核細胞中TNF-a、白介素（intedeukin，IL）-1 增加，應用 XO 抑制劑、自由基清除劑可抑制細胞因子的表達，說明XO衍生的自由基增加了失血性休克大鼠肺中細胞因子的表達。自由基可使含不飽和脂肪酸和磷脂的細胞膜過氧化，造成細胞結構破壞，還可攻擊蛋白質和核酸，使跨膜轉運蛋白質、染色體酶失活，導致組織損傷。XO自身作用比氧自由基引起的損傷更強，可與白細胞相互作用引起微循環(huán)障礙。XO活性升高，激活循環(huán)血液中的PMN在肺中聚集，堵塞毛細血管并釋放炎性介質造成組織損傷。

失血性休克炎癥反應增加引起ALI過程中，黃嘌呤氧化酶源性的活性氧間介質（reactive oxygen intermediate，R0I）參與了與失血相關的肺組織細胞內cAMP反應元件結合蛋白（cAMI’responseelementb inding protein，CREB）的激活磷酸化引起的 CREB轉錄激活。阻斷失血性休克小鼠黃嘌呤氧化酶后，肺內PMN的CREB激活增加，前炎癥性細胞因子的表達下降，但是核轉錄因子－κB（NF－κB）水平并未變化?，F(xiàn)在認為，CREB和NF－κB競爭同一個CREB 結合蛋白（cREB-binding protein，CBP）上轉錄輔激活因子的KIX位點，從而具有轉錄活性。

2 核轉錄因子（NF）活化的作用

NF是廣泛存在于多數(shù)細胞中的一種基因轉錄調節(jié)蛋白，在靜息時通常與抑制蛋白結合成無活性的形式存在于細胞質中。外界信息能夠使NF-κB抑制蛋白快速磷酸化降解，從而使NF活化，發(fā)生核移位，與靶基因結合，調控細胞因子、黏附分子和炎癥相關的酶及蛋白質的表達，直接參與臟器的損傷［4］。

研究［1］表明，肺內單核巨噬細胞的活化與ALI的發(fā)生、發(fā)展密切相關。大鼠失血后15 min，肺內單核細胞中NF-κB即開始激活，至4 h肺臟出現(xiàn)病理損害，NF－κB活化達到高峰，胞漿和胞核內Bcl-3含量較對照組明顯減少，無變化，而胞核內Bcl-3增加，胞漿和胞核內均未檢測到。表明失血性休克所致肺內單核細胞 NF－κB活化與 IkBa降解和Bcl-3合成增加有關，證實了活化的 NF－κB、P50、P65和c-Rel，并有含P50／P65從胞漿向胞核遷移現(xiàn)象。

ROI也可通過NF－κB，增加ALI時肺內前炎性細胞因子的表達。提前給予抗氧化劑，可以降低肺內 NF－κB激活［5］，減少失血性休克時肺內的前炎性細胞因子水平；抑制ROI，可阻止肺內NF－κB的激活［6］。此外，激活的巨噬細胞和PMN可使還原型輔酶Ⅱ氧化酶依賴性的羥自由基產物增加，進一步激活 NF－κB，增加促炎癥性細胞因子的表達［7］。

3 腫瘤壞死因子（TNF）的作用

腫瘤壞死因子-α（TNF-α）是介導失血性休克缺血-再灌注后早期肺損傷的主要介質之一。靜脈注射TNF－α可導致肺血管內皮細胞通透性增高、低血壓、外周血白細胞減少。TNF-α與內皮細胞相互作用導致其表面凝血和抗凝血機制平衡失調，出現(xiàn)凝血機制占優(yōu)勢。TNF-α合成增加，使肺組織纖溶酶原激活物抑制劑－1基因表達增加，從而抑制t-PA，肺中凝血狀態(tài)增強，纖維蛋白沉積［8］。

失血性休克早期釋放的TNF-α啟動炎癥反應，可上調其他多種細胞因子的產生，并誘導多種類型細胞因子、趨化因子和黏附分子的表達。TNF-α刺激肺血管內皮細胞產生IL-1b、IL-6、IL-8，不僅可以直接導致肺血管內皮細胞(VEC)損傷，而且可誘導嗜中性粒細胞(PMN)在微血管內和肺間質內聚集并釋放炎性介質，放大其對肺組織的損傷，這些細胞因子也可激活PMN并促進PMN與內皮細胞間的黏附［9］。應用TNF-α抗體可明顯減輕失血性休克后肺損傷。

林春水等［10］研究表明，失血性休克引起肺組織TNF-α輕度和短暫升高，PMN浸潤早于TNF-α升高，TNF-α基因剔除小鼠失血性休克引起的PMN浸潤和肺損傷明顯輕于C57野生型小鼠。失血前給予TNF-α，小鼠低水平的重組TNF可導致失血性休克引起的肺組織PMN浸潤和ALI。失血性休克引起的肺組織PMN浸潤和ALI在p55TNF受體小鼠顯著減輕，而在p75TNFKO小鼠則不產生影響。表明失血性休克后，TNF-α在造成肺組織內PMN浸潤和ALI過程中具有重要作用，TNF受體在失血性休克引起的肺部急性炎癥反應中起主導作用。其機制可能是:失血性休克早期肺內產生了低劑量的TNF-α，在局部激活肺內皮細胞、巨噬細胞、單核細胞以及來自血液循環(huán)的PMN，這些細胞進一步表達炎癥介質、趨化因子、黏附分子，出現(xiàn)PMN扣押、激活，通過細胞因子網絡，放大炎癥反應。從而提示，阻斷TN、p55TNF受體途經可望成為失血性休克所致肺損傷的一種有效治療策略。

4 Toll樣受體的作用

Toll樣受體-4（TLR-4）是哺乳動物體內廣泛存在的脂多糖（LPS）受體，其配體包括許多內源性蛋白。有研究［11］發(fā)現(xiàn)，失血性休克可通過天然免疫系統(tǒng)啟動TLR-4基因的轉錄和TLR-4蛋白的合成，迅速上調肺TLR－4表達，4 h達到高峰，6 h出現(xiàn)下降。TLR-4在6 h時雖然出現(xiàn)下降，但肺部炎癥卻呈加重趨勢，這可能是TLR-4介導的信號通路導致了其他炎性反應調節(jié)物如NF-κB的激活，產生一系列致炎因子級聯(lián)反應的結果。同時也提示TLR-4轉錄后啟動的一系列生物效應并未停止，包括蛋白翻譯及隨后的炎癥反應，直至產生肺損傷。TLR-4升高增強了機體的天然免疫力，提高了機體對急性炎癥的應激能力，對機體具有保護作用，但過度表達的TLR-4可能導致組織、器官結構和功能的損害。有研究［12］證實，重組高遷移率族蛋白B1作用于PMN，可以通過TLR-4依賴方式促進NAD（P）H氧化酶的磷酸化。還有研究［13］發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞遷移抑制因子（MIF）通過TLR-4途徑，導致促炎性細胞因子和趨化因子的釋放，誘導PMN游出和扣押，損傷肺組織，因此MIF在放大炎癥反應，引起肺損傷中發(fā)揮著中心環(huán)節(jié)的作用。此外，有研究［14］表明失血性休克發(fā)生后，激活的PMN可以通過TLR-4信號途徑上調肺泡巨噬細胞TLR2的密度，加大其對危險信號以及腸源性細菌內毒素的敏感性，促使炎癥介質、趨化因子、黏附分子的產生增多。可見TLR-4作為外源性微生物性損傷和內源性危險產物損傷的共同靶點，同時對細菌內毒素和體內產物發(fā)生反應，在啟動體內免疫反應的同時，還可以擴大炎癥因子網絡，加劇失血性休克引起的ALI。另有學者［15］發(fā)現(xiàn)，失血性休克TLR小鼠體內TNF-α水平、肺內PMN扣押、ALI都下降或減輕，NF-rd3激活卻并沒有降低。

5 細胞凋亡的作用

靶細胞和免疫細胞的凋亡異常與ALI關系密切，血管內皮細胞和肺泡上皮細胞過度凋亡直接導致血管通透性增加，肺泡表面活性物質合成減少，肺泡閉陷而形成肺水腫。正常人體或動物肺循環(huán)內PMN數(shù)量保持相對恒定，PMN在肺內保持一定的凋亡率；發(fā)生失血性休克后，1 h內凋亡率即開始降低，24 h內維持低水平，48 h后才恢復接近正常水平。失血性休克發(fā)生ALI的一個顯著特點是被炎癥反應激活的PMN凋亡延遲以及擴大的呼吸爆發(fā)。

Fas／Fas配體系統(tǒng)是介導肺泡上皮細胞凋亡的主要信號通路之一。PMN凋亡及凋亡的PMN清除率在炎癥反應中扮演了重要角色，抑制PMN凋亡和抑制凋亡的PMN清除會明顯延長肺部炎癥反應。PMN通過釋放可溶性Fas配體（fasligand，F(xiàn)asL）引起肺上皮細胞凋亡［16-20］。

6 腸道細菌／內毒素移位的作用

失血性休克發(fā)生后，腸道缺血缺氧，大量氧自由基產生，腸黏膜水腫、通透性增加、ATP產生不足，腸道屏障功能破壞，發(fā)生腸道BET。同時，機體的單核吞噬細胞系統(tǒng)功能受抑制，不能有效地清除細菌及毒素；加之淋巴細胞增殖能力降低，體液免疫功能抑制，也促進了BET發(fā)生。此外，腸道缺血缺氧還使胃腸道黏膜本身產生大量細胞因子，觸發(fā)炎癥瀑布效應，腸道來源的炎癥介質參與或觸發(fā)全身炎癥反應引起MODS。腸道BET是休克發(fā)生、發(fā)展過程中重要的促發(fā)因素，腸源性細菌移位在不同類型的失血性休克模型上都有出現(xiàn)［21］。有研究［22］發(fā)現(xiàn)，暴露于失血性休克后腸淋巴的大鼠，肺血管內皮細胞損傷明顯，黏附分子表達；炎癥細胞激活，釋放大量炎癥因子，誘導ALI的發(fā)生；活化PMN，增加PMN表面CDnb、CD18的表達，促進其在肺組織黏附、扣押、激活。有研究［23］證實，休克淋巴液中內毒素的含量顯著高于休克門靜脈血漿、正常門靜脈血漿和正常淋巴液；休克大鼠腸系膜淋巴結及脾組織中可見細菌生長。結扎腸系膜淋巴管可以減少肺PMN扣押，降低TNF、IL-6、自由基釋放與超氧化物歧化酶消耗，減輕休克大鼠 ALI［24］。

7 受體的作用

失血性休克引起交感-腎上腺髓質系統(tǒng)興奮，釋放大量兒茶酚胺，對保護重要器官的血液灌注具有重要代償作用，而且在調整巨噬細胞以及B細胞、T細胞的功能方面具有重要意義。但研究［25］表明，激動α受體可以導致巨噬細胞內TNF-α的表達增加，激動D受體則可抑制巨噬細胞內多種細胞因子的產生［25］。

在休克早期阻斷α受體后，不但在mRNA和蛋白質水平上阻止了肺內單核／巨噬細胞系統(tǒng)、轉化生長因子（XGrl31）的表達，也抑制了NF的激活；而阻斷D受體，則產生幾乎相反的效應。表明失血性休克早期可以通過腎上腺素受體增加肺內細胞因子的表達，這種作用通過α受體、而不是D受體啟動，其機制可能與循環(huán)血液中兒茶酚胺濃度增高后，通過D受體激活蛋白激酶C（PKC）和增加細胞內Ca2+濃度有關。PKC使NF－κB活化，進入核內，啟動多種細胞因子和黏附分子的轉錄、表達，引起肺組織炎性損傷。兒茶酚胺在降解為苯醌的過程中，能夠產生超氧陰離子和過氧化氫，加重自由基損傷；此外，由于失血導致缺氧，兒茶酚胺可以使鐵蛋白釋放出鐵離子，然后再與鐵離子和黃嘌呤氧化酶作用產生羥自由基［26］。

8 小結與展望

大量失血后，交感-腎上腺髓質系統(tǒng)興奮，兒茶酚胺釋放增多，激活肺NF，產生多種細胞因子，引起肺內局部的炎癥反應增強；肺缺血-再灌注損傷，引起自由基生成增加，激活NF-κB和CREB，增加肺內炎癥介質的產生；當循環(huán)血液中的PMN通過肺循環(huán)時，被各種炎癥介質激活，扣留于內皮細胞，引起呼吸爆發(fā)，放大炎癥反應；肺內PMN凋亡減少，上皮細胞凋亡增加，促進呼吸膜的損傷，加重炎癥細胞浸潤；隨著休克發(fā)展，腸黏膜屏障損害，腸道BET和腸源性細胞因子通過淋巴和血液途徑，引起SIRS，加重肺損傷。失血性休克產生的各種損傷因素以相互獨立、又相互促進的方式引起ALI的發(fā)生發(fā)展，而且隨著時程的進展，在ALl發(fā)生發(fā)展中的作用也在轉變。進一步研究將著眼于各種損傷因素的橫向聯(lián)系，確定在ALl不同階段起主導作用的損傷因素，以期獲得更大的突破。

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