肺泡內(nèi)液體清除機(jī)制研究進(jìn)展

吳雙，王舒顏(1山東省腫瘤醫(yī)院，濟(jì)南250117；2濟(jì)南大學(xué)山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院； 莒縣計(jì)劃生育服務(wù)站)

肺泡內(nèi)液體清除機(jī)制研究進(jìn)展

吳雙1,2，王舒顏3(1山東省腫瘤醫(yī)院，濟(jì)南250117；2濟(jì)南大學(xué)山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院；3 莒縣計(jì)劃生育服務(wù)站)

摘要：肺水腫是臨床常見疾病，肺泡液的吸收和消散對于減慢肺水腫的形成速度、改善肺水腫的預(yù)后至關(guān)重要。本文從上皮鈉通道、水通道蛋白、β受體激動劑、上皮氯通道、α受體激動劑5個方面介紹了肺泡液體清除機(jī)制的研究進(jìn)展，并簡要介紹酸敏感離子通道及γ-氨基丁酸受體在肺泡液體清除中的作用機(jī)制。

關(guān)鍵詞：肺泡液體清除率；肺水腫；上皮鈉通道；水通道蛋白；上皮氯通道

肺水腫是呼吸系統(tǒng)常見疾病，肺泡液的吸收和消散對于減慢肺水腫的形成速度、改善肺水腫的預(yù)后具有重要作用。生理狀態(tài)下，肺泡對液體的清除機(jī)制處于動態(tài)平衡，當(dāng)出現(xiàn)肺水腫時，由于肺泡液體分泌、吸收及肺間質(zhì)內(nèi)液體回流的動態(tài)平衡機(jī)制被打破，液體聚集于肺泡內(nèi)導(dǎo)致氧氣交換障礙。維持肺泡內(nèi)液體的清除機(jī)制對于促進(jìn)肺泡內(nèi)多余液體吸收、加速肺泡內(nèi)積聚液體清除、恢復(fù)肺泡的氣體交換功能具有重要意義。本文就肺泡內(nèi)液體清除的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1上皮鈉通道(ENaC)

ENaC 分布于肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞和肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞的細(xì)胞膜頂端，由α、β、γ三個亞基構(gòu)成，分別為鈣離子(Ca2+)激活的非選擇性鈉通道、高選擇性鈉通道及循環(huán)核普酸門控鈉通道，均參與了肺泡水腫液體的清除過程。鈉離子(Na+)可通過ENaC向肺上皮細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)，同時肺泡內(nèi)的積液隨著Na+的跨上皮運(yùn)輸而被轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的Na+再經(jīng)過位于細(xì)胞基底膜側(cè)的鈉—鉀-ATP酶(Na+-K+-ATPase)轉(zhuǎn)移至肺間質(zhì)，從而促進(jìn)水的轉(zhuǎn)運(yùn)。實(shí)驗(yàn)研究證明，刺激肺泡上皮的α及β腎上腺素能受體、皮質(zhì)激素、生長因子均能提高ENaC及其下游Na+-K+-ATPase的表達(dá)。而某些炎性因子，如IL-1β、IL-4、INF-γ、 TGF-β1、TNF-α則可抑制肺泡上皮ENaC的活性。實(shí)驗(yàn)證明，在腹膜炎導(dǎo)致的肺水腫肺組織中，ENaC和Na+-K+-ATPase表達(dá)降低。Deng等[1]研究發(fā)現(xiàn)，胰島素可通過促進(jìn)ENaC表達(dá)，增加肺水腫肺泡內(nèi)的液體清除，而給予ENaC阻滯劑后這種保護(hù)作用消失。Wang等[2]研究發(fā)現(xiàn)，急性肺損傷后肺泡液體清除率明顯降低，ENaC和Na+-K+-ATPase表達(dá)降低。有實(shí)驗(yàn)證明，布比卡因?qū)е碌姆闻菀后w清除率降低與抑制肺泡ENaC有關(guān)[3]。

2水通道蛋白(AQP)

在呼吸道及肺上皮細(xì)胞存在至少4種AQP，分別為AQP-1、AQP-3、AQP-4、AQP-5。AQP-1主要位于細(xì)支氣管周圍毛細(xì)血管、淋巴管和肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及成纖維細(xì)胞上，可清除支氣管和微血管周圍的液體。AQP-3和AQP-4主要在氣道上皮細(xì)胞中表達(dá)，可清除氣道內(nèi)液體。AQP-5主要在肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞、黏膜下腺腺泡表達(dá)，具有清除肺泡腔內(nèi)液體的作用。在肺泡液清除過程中，水隨著Na+進(jìn)入上皮細(xì)胞，Na+通過ENaC進(jìn)入細(xì)胞，而水則通過AQP轉(zhuǎn)移。在高氧誘導(dǎo)的急性肺損傷模型中，肺組織中AQP1表達(dá)降低，AQP5也出現(xiàn)異常表達(dá)[4]。失血性休克肺水腫動物模型中發(fā)現(xiàn)，AQP1和AQP5的表達(dá)量減少，經(jīng)過液體復(fù)蘇治療后AQP1和AQP5的表達(dá)均增多，肺損傷減輕[5]。故AQP中主要通過AQP-1及AQP-5清除肺泡內(nèi)液體。

AQP的表達(dá)受多種因素影響，糖皮質(zhì)激素能夠誘導(dǎo)AQP-1表達(dá)上調(diào)；AQP-5在出生時表達(dá)較少，進(jìn)入成年期后逐漸表達(dá)，且受滲透壓、環(huán)磷酸腺苷(cAMP)激動劑、Vallinoid受體等調(diào)節(jié)。此外，AQP還受炎性細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)等的調(diào)節(jié)。研究表明，病毒感染致肺炎和脂多糖誘導(dǎo)的肺損傷中，AQP1、AQP5表達(dá)下調(diào)。離體研究表明，肺泡上皮細(xì)胞和TNF共同培養(yǎng)可導(dǎo)致AQP5表達(dá)減少。Jin等[6]研究發(fā)現(xiàn)，在大潮氣量機(jī)械通氣誘導(dǎo)明顯的肺水腫中肺泡AQP1表達(dá)減少，而環(huán)氧化酶-2(COX-2)抑制劑能夠減輕肺水腫并上調(diào)AQP1的表達(dá)。Zhao等[7]發(fā)現(xiàn)，AQP1和AQP3表達(dá)減少可導(dǎo)致肺水腫加重。實(shí)驗(yàn)證明，高壓氧預(yù)處理后高海拔誘導(dǎo)的大鼠肺水腫可得到減輕，其機(jī)制可能與上調(diào)AQP1和AQP5有關(guān)[8]。以上研究提示，肺損傷時AQP表達(dá)降低，肺泡內(nèi)液體含量增加，而上調(diào)AQP的表達(dá)能夠減輕肺水腫。

3上皮氯(Cl-)通道

肺泡上皮細(xì)胞是一種極化細(xì)胞，其腔面膜和基底膜上分布著各種各樣的載體和蛋白。至今發(fā)現(xiàn)肺上皮細(xì)胞腔面膜主要有三類Cl-通道。第一類是囊性纖維化跨膜傳導(dǎo)調(diào)節(jié)因子(CFTR)，第二類是鈣激活的Cl-通道(CaCC)，第三類是容積敏感性Cl-通道。肺泡液中的Cl-在Na+濃度梯度的驅(qū)動下進(jìn)入肺上皮細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Cl-濃度升高，當(dāng)腔面膜Cl-通道開放時，Cl-將從上皮細(xì)胞分泌至肺泡腔，導(dǎo)致細(xì)胞外滲透壓升高，形成跨上皮的滲透壓梯度。CFTR缺失或其活性抑制都會降低依賴β-腎上腺素能受體激動劑的肺泡水腫液體的清除過程。抑制CFTR的活性也會抑制cAMP介導(dǎo)的肺泡水腫液的清除。谷秀等[9]發(fā)現(xiàn)CFTR氯離子通道開放劑NS004可以提高離體人肺臟的肺泡液體清除率，應(yīng)用CFTR氯離子通道和鈉離子通道的抑制劑可以完全阻斷NS004的這種提高作用，說明CFTR氯離子通道的開放劑對于肺泡液體清除能力的提高可能是通過Na+和Cl-通道共同完成的；CFTR氯離子通道抑制劑CFTR inh-172可以部分抑制β-腎上腺素能受體激動劑所致的肺泡液體清除率升高，提示肺泡液體清除與氯離子的運(yùn)輸之間關(guān)系密切，CFTR也調(diào)節(jié)氣道上皮細(xì)胞膜上其他通道的活性，并決定著電解質(zhì)和液體在許多上皮組織中的轉(zhuǎn)運(yùn)。

4β-腎上腺素能受體激動劑

β-受體激動劑對于肺泡內(nèi)液體平衡具有以下作用：①與氣道靶細(xì)胞膜上的β2受體結(jié)合，激活興奮性G蛋白，活化腺苷酸環(huán)化酶，催化細(xì)胞內(nèi)ATP轉(zhuǎn)化為cAMP，細(xì)胞內(nèi)的cAMP水平增加，進(jìn)而作用于ENaC，增加Na+由胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)從而提高肺泡液體清除率；②使上皮Cl-通道激活開放而增強(qiáng)Cl-的轉(zhuǎn)運(yùn)。使用β受體激動劑后胞內(nèi)cAMP上升，使得CFTR型Cl-通道開放，引起Cl-跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，使得膜電位處于超級化狀態(tài)，增加Na+內(nèi)流動力；③活化Na+-K+-ATPase，增強(qiáng)Na+逆濃度轉(zhuǎn)運(yùn)的驅(qū)動力；④細(xì)胞內(nèi)cAMP的升高激活cAMP依賴的蛋白激酶(PKA)，通過細(xì)胞內(nèi)游離鈣濃度的下降，肌球蛋白輕鏈激酶(MCLK)失活和鉀通道開放等途徑，最終松弛平滑肌，增加氣道開放程度，增加氧氣吸入量；⑤可抑制肥大細(xì)胞與中性粒細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)，減少對肺泡表面上皮細(xì)胞刺激，減輕炎性因子對ENaC及AQP的負(fù)性調(diào)節(jié)作用。

5α-腎上腺素能受體激動劑

苯腎上腺素可顯著提高肺泡液體的清除率，且對肺泡液體清除率的調(diào)節(jié)呈劑量依賴性。選擇性α1-腎上腺素能受體阻滯劑能顯著抑制苯腎上腺素引起的肺泡液體清除率的提高；而α2-腎上腺素能受體阻滯劑則對苯腎上腺素提高肺泡液體清除率的作用沒有影響，說明苯腎上腺素對肺泡液體清除率的影響部分是通過α1-腎上腺素能受體的活化完成的；β1和β2-腎上腺素能受體阻滯劑可以顯著抑制苯腎上腺素對肺泡液體清除率的提高作用。苯腎上腺素對于肺泡液體清除率的調(diào)節(jié)可能是通過作用于肺泡上皮的β1-腎上腺素能受體和α1-腎上腺素能受體的結(jié)果[10]。

6酸敏感離子(ASICs)通道

ASICs通道是一類由氫離子(H+)激活的配體門控陽離子通道，為ENaC /退化因子基因超家族的一個分支，在細(xì)胞外pH值降低時可激活Na+轉(zhuǎn)運(yùn)。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)6種ASIC亞基蛋白，分別為ASICla、ASICIb、ASIC2a、ASIC2b、ASIC3及ASIC4。研究發(fā)現(xiàn)，肺泡上皮細(xì)胞與支氣管黏膜上皮中有ASIC3表達(dá)，提示該通道可能參與肺泡液體的清除[11]。

7γ-氨基丁酸(GABA)受體

GABA是中樞系統(tǒng)中重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，肺泡上皮存在GABA信號系統(tǒng)，且參與了肺泡液體的清除，該系統(tǒng)還參與過敏性哮喘的發(fā)生，經(jīng)鼻吸入GABA受體阻斷劑可明顯抑制哮喘時黏液的過度分泌[13]。其機(jī)制可能是細(xì)胞外Cl-向胞內(nèi)過度運(yùn)輸，破壞了原有濃度差，影響了水分的轉(zhuǎn)運(yùn)。在HEK293細(xì)胞上ASICs 和GABAA受體可形成異源復(fù)合體[14]，因此推測ASICs和GABAA在肺泡上皮表面結(jié)構(gòu)上可能形成復(fù)合體，并相互調(diào)節(jié)參與肺泡液體的清除。

綜上所述，多種因素可影響肺泡液體清除機(jī)制，進(jìn)一步研究肺泡液體清除率的機(jī)制及影響因素對于肺水腫的治療具有重要意義。

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(收稿日期：2014-12-09)

中圖分類號：R332.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-266X(2015)10-0097-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.10.038