細(xì)胞因子在早產(chǎn)兒支氣管肺發(fā)育不良中的研究現(xiàn)狀

陳曉颯

目前，隨著新生兒重癥監(jiān)護(hù)水平及輔助通氣技術(shù)的提高，早產(chǎn)兒支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonary dysplasis,BPD）的病例逐年增多，已成為新生兒重癥監(jiān)護(hù)室非常棘手的問題。BPD患兒對氧長期依賴，生后易反復(fù)肺部感染，可導(dǎo)致遠(yuǎn)期體能和智能的發(fā)育障礙，已成為影響早產(chǎn)兒存活和生存質(zhì)量的重要因素。隨著對BPD研究的不斷深入，其病因和發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，相關(guān)危險因素非常多，是由早產(chǎn)、低體重、吸入高濃度氧及肺部感染等多種因素綜合作用所致。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，最終發(fā)生BPD的早產(chǎn)兒在出生早期支氣管肺泡灌洗液及血清某些細(xì)胞因子明顯不同于同胎齡的非B P D早產(chǎn)兒，提示這些細(xì)胞因子參與了B P D肺損傷的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)B P D的發(fā)生、發(fā)展。本文就不同細(xì)胞因子在早產(chǎn)兒B P D中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 細(xì)胞因子

細(xì)胞因子是在不同原因下由多種細(xì)胞產(chǎn)生的低分子量可溶性蛋白質(zhì)。細(xì)胞因子不僅作用于免疫系統(tǒng)和造血系統(tǒng)，還廣泛作用于神經(jīng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等各個系統(tǒng)，具有調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫、血細(xì)胞生成、細(xì)胞生長以及損傷組織修復(fù)等多種功能。細(xì)胞因子可分為IL、I F N、T N F超家族、集落刺激因子、趨化因子、生長因子等。眾多細(xì)胞因子在體內(nèi)通過旁分泌、自分泌或內(nèi)分泌等方式發(fā)揮作用，具有多效性、重疊性、拮抗性、協(xié)同性等多種生理特性，形成了十分復(fù)雜的細(xì)胞因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)（即每種細(xì)胞因子可作用于多種細(xì)胞，每種細(xì)胞可受多種細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)，不同細(xì)胞因子之間具有相互協(xié)同或相互制約的作用），參與人體多種重要的生理功能。本文主要介紹IL和T N F。

2 細(xì)胞因子與B P D

近年來的研究表明，產(chǎn)前感染可使胎肺暴露于多種炎癥因子和異常生長因子中，從而擾亂肺泡分隔和血管發(fā)育過程，是導(dǎo)致早產(chǎn)兒BPD的最主要原因。而細(xì)胞因子在炎癥反應(yīng)的啟動和持續(xù)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其中，IL-1、IL-6、IL-8、IL-10 及 TNF-α 等細(xì)胞因子在BPD發(fā)生中的作用備受關(guān)注。Rocha等[1]報道150例胎齡＜30周早產(chǎn)兒臍血中細(xì)胞因子的水平，包括IL-1β、IL-6、IL-8、IL-10 及TNF-α 等，發(fā)現(xiàn)其異常表達(dá)與后期BPD的發(fā)生密切相關(guān)。容志惠等[2]研究也發(fā)現(xiàn)，生后早期支氣管肺泡灌洗液中IL-6、IL-8水平上升與最終BPD的發(fā)生有相關(guān)性，其中IL-6、IL-8水平是預(yù)測早產(chǎn)兒BPD的重要生物學(xué)指標(biāo)。上述研究均提示不同體液中的細(xì)胞因子是早期識別BPD高?；純旱闹匾飳W(xué)指標(biāo)。

2.1 IL-1當(dāng)母親出現(xiàn)圍生期炎癥時，胎兒體內(nèi)產(chǎn)生的細(xì)胞因子IL-1可影響肺形態(tài)的發(fā)育。動物研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前氣道上皮細(xì)胞內(nèi)IL-1β的表達(dá)對胎肺形態(tài)產(chǎn)生影響，可降低胎鼠肺的肺泡囊總數(shù)及肺毛細(xì)血管壁面積，阻止Ⅱ型上皮細(xì)胞的分化，有IL-1β表達(dá)的幼崽在出生后不久后便發(fā)生呼吸衰竭而死亡[3]。也有研究發(fā)現(xiàn)，IL-1受體拮抗劑可預(yù)防幼鼠BPD的發(fā)生，提示IL-1α/β對BPD的發(fā)病起到了舉足輕重的作用，IL-1受體拮抗劑可能成為改善BPD預(yù)后的一個有效的治療措施[4]。

2.2 IL-6IL-6是由絨毛膜、單核巨噬細(xì)胞、T/B淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌的一種多肽糖蛋白。IL-6在濃度低時調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，濃度高時能刺激中性粒細(xì)胞、巨細(xì)胞等介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，產(chǎn)生相關(guān)活性物質(zhì)，包括一氧化氮、前列腺素產(chǎn)物等一系列局部連鎖免疫反應(yīng)，并分泌多種炎癥介質(zhì)。國外研究發(fā)現(xiàn)，母親絨毛膜羊膜炎與BPD關(guān)系密切，而發(fā)生BPD的早產(chǎn)兒血清或胃液中IL-6水平明顯增高，提示IL-6參與誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的發(fā)生和擴(kuò)大，引起組織免疫性病理損傷，在BPD的發(fā)病機(jī)制中起到了重要作用[5-6]。

2.3 IL-8 IL-8的生物學(xué)功能是趨化中性粒細(xì)胞，參與中性粒細(xì)胞遷移至組織的全過程，包括誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞游走表達(dá)黏附因子、脫顆粒等作用,導(dǎo)致炎癥反應(yīng)加重。國內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，采用ELISA法檢測BPD新生兒支氣管肺泡灌洗液中IL-8水平，明顯高于對照組（非BPD新生兒）（P＜0.01）[7]。Rocha等[1]發(fā)現(xiàn)臍血中高水平 IL-8與中重度BPD及死亡的關(guān)系更為密切。這些研究均提示，IL-8的表達(dá)增加可能與新生兒與BPD的異常肺發(fā)育成熟、炎癥損害等因素有關(guān)。

2.4 IL-10 IL-10是一種強(qiáng)效的抗炎細(xì)胞因子，對機(jī)體的炎癥過程和免疫功能均有重要調(diào)節(jié)作用。越來越多的研究顯示，IL-10在BPD的發(fā)生、發(fā)展中具有重要保護(hù)作用，也為BPD的預(yù)防和治療提供了一個新的研究方向。IL-10在BPD中的作用包括以下幾方面[8]：（1）減少繼發(fā)于高氧的急性肺損傷：高氧暴露通過增加活性氧的產(chǎn)生造成FATⅡCs損傷，而IL-10可降低由磷脂酶A2激活的低劑量氧自由基，從而抑制組織蛋白酶B，減少FATⅡCs壞死；（2）降低因機(jī)械拉伸引起的急性肺損傷：動物實驗研究顯示，機(jī)械通氣誘導(dǎo)肺泡間隔受損及過度機(jī)械拉伸，可增加肺成纖維細(xì)胞基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP-2）活性和降低MMP-9的活性。IL-10可通過金屬蛋白酶組織抑制劑2（TIMP-2）抑制MMP-2的活性及促進(jìn)MMP-9的產(chǎn)生；（3）通過抑制炎癥反應(yīng)減輕急性肺損傷：IL-10可降低促炎細(xì)胞因子IL-8、TNF-α等細(xì)胞因子水平，抑制肺部炎癥進(jìn)展，產(chǎn)生顯著的肺保護(hù)效應(yīng)。IL-10預(yù)防早產(chǎn)兒BPD的研究越來越受到重視，也表明IL-10在降低早產(chǎn)兒BPD方面有廣泛的臨床應(yīng)用前景。

2.5 TNF-α TNF-α主要由單核/巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，其生物學(xué)功能表現(xiàn)為多方面，不僅對腫瘤細(xì)胞具有抑制作用，而且能誘導(dǎo)IL-6、IL-8等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，是整個炎癥反應(yīng)的核心介質(zhì)。Kazzi等[9]發(fā)現(xiàn)，BPD早產(chǎn)兒的氣道分泌物中TNF-α水平持續(xù)升高，而TNF-α基因缺失的早產(chǎn)兒重癥BPD的發(fā)生率明顯減少，提示低水平的TNF-α可降低BPD的風(fēng)險和嚴(yán)重程度。國外學(xué)者認(rèn)為，TNF-α是評估和判斷早產(chǎn)兒BPD預(yù)后的一個重要標(biāo)志物[10]。

3 B P D研究的新靶點

許多炎癥因子如 TNF-α、IL-1β、IL-6和 IL-8等，以及炎癥細(xì)胞如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞均參與BPD的炎癥反應(yīng)過程，但是炎癥反應(yīng)的分子通路仍未闡明，進(jìn)一步探討導(dǎo)致BPD炎癥反應(yīng)的分子通路和關(guān)鍵機(jī)制成為研究重點。2001年美國學(xué)者Hoffman等[11]對家族性寒冷自身炎癥綜合征和Muckle-Wells綜合征患者研究時發(fā)現(xiàn)了CIASl基因編碼的一種蛋白，即NLRP3蛋白，具有調(diào)控炎癥和凋亡的作用。NLRP3蛋白可被廣泛結(jié)構(gòu)各異的配體激活，包括病原體、穿孔毒素及免疫刺激產(chǎn)物等[12]，而后啟動并激活整個炎癥反應(yīng)。NLRP3炎癥小體是目前研究最為深入的炎癥小體，在人類多種疾病的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，如心肌梗死、糖尿病、炎性腸病及各種腎病等。

2015年Liao等[13]利用基因敲除NLRP3和野生型小鼠建立高氧誘發(fā)BPD模型，并在狒狒中展開進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體的早期活化是BPD發(fā)生的關(guān)鍵。雖然已有研究發(fā)現(xiàn)胎肺巨噬細(xì)胞中NLRP3炎癥小體激活和IL-1β釋放是BPD發(fā)生的關(guān)鍵機(jī)制[14]，但是NLRP3炎癥小體如何導(dǎo)致持續(xù)炎癥反應(yīng)、肺泡發(fā)育受阻和肺組織纖維化等，尚不明確，有待進(jìn)一步研究。研究NLRP3炎癥小體及其信號傳遞機(jī)制對于確定BPD病情監(jiān)測的生物標(biāo)志物、治療藥物靶點及新型藥物開發(fā)均具有重要意義。NLRP3炎癥小體及其下游分子（如IL-1β）將來可能成為預(yù)測BPD的另一種重要標(biāo)志物[15]。

總之，BPD的病因十分復(fù)雜，發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，但多種炎癥因子參與的炎癥免疫反應(yīng)是BPD重要的發(fā)病機(jī)制。在早產(chǎn)兒出生后的短時間內(nèi)，通過早期監(jiān)測不同體液中細(xì)胞因子的水平對BPD進(jìn)行早期預(yù)測和評估，可在一定程度上早期識別BPD的高?；純翰⑴袛郆PD嚴(yán)重程度及預(yù)后，但目前該方法尚未廣泛應(yīng)用至臨床，有待更多的研究進(jìn)一步證實。

[1]Rocha G,Proenca E,Guedes A,et al.Cord blood levels of IL-6,IL-8and IL-10 may be early predictors of bronchopulmonary dysplasia in preterm newborns small for gestational age[J].Dis Markers,2012,33(1)：51-60.

[2]容志惠,李文斌,張謙慎.慢性肺部疾病患兒肺灌洗液中生物標(biāo)記物的研究[J].臨床兒科雜志,2007,25(3)：183-187.

[3]Hogmalm A,Bry M,Strandvik B,et al.IL-1β expression in the distal lung epithelium disrupts lung morphogenesis and epithelial cell differentiation in fetal mice[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2014,306(1)：L23-34.

[4]Nold MF,Mangan NE,Rudloff I,et al. Interleukin-1receptor antago- nist prevents murine bronchopulmonarydysplasia induced by perinatal inflammation and hyperoxia[J].Proc Natl Acad SciUSA,2013,110(35)：14384-14389.

[5]Misra RS,Shah S,Fowell DJ,et al.Preterm cord blood CD4+T cells exhibit increased IL-6production in chorioamnionitis and decreased CD4+T cells in bronchopulmonary dysplasia[J].Hum Immunol,2015,76(5)：329-338.

[6]Stichel H,Backstrom E,Hafstrom O,et al.Inflammatory cytokines in gastric fluid at birth and the development of bronchopulmonary dysplasia[J].Acta Paediatr,2011,100(9)：1206-1212.

[7]劉冬云,吳靜,張小英,等.支氣管肺發(fā)育不良新生兒支氣管肺泡灌洗液IL-8SP-A和TGF-β1的表達(dá)[J].中國當(dāng)代兒科雜志,2010,12(6)：444-446.

[8]潘靜,陳名武.白細(xì)胞介素10在早產(chǎn)兒支氣管肺發(fā)育不良中的研究進(jìn)展[J].中國新生兒科雜志,2016,31(6)：477-478.

[9]KazziSN,Kim UO,QuasneyMW,et al.Polymorphism oftumor necrosis factor-alpha and risk and severity of broncho-pulmonarydysplasia among very low birth weight infants[J].Pediatrics,2004,114(2)：e243-248.

[10]Elhawary NA,Tayeb MT,Abdel-Ghafar S,et al.TNF-238 polymorphism may predict bronchopulmonarydysplasia among preterm infants in the Egyptian population[J].Pediatr Pulmonol,2013,48(7)：699-706.

[11]Hoffman HM,Mueller JL,Broide DH,et al.Mutafion of a new gene encoding a putative pyrin-like pmtein causes familial cold autoinnammatory syndrome and Muckle-wells syndrome[J].Nat Genet,200l,29(3)：30l-305.

[12]Sutterwala FS,Hasken S,Cassel SL.Mechanism of NLRP3 innammasome activation[J].Ann NYAcad sci,2014,1319：82-95.[13]Liao J,Kapadia VS,Bmwn LS,et al.The NLRP3 inflammasome is criticallv involved in the development of bronchopulmonary dysplasia[J].Nat commun,2015,6：8977.

[14]Stouch AN,Mccoy AM,Greer RM,et al.IL-1β and inflammasome activity link inflammation to abnomal fetal airway development[J].J Immunol,2016,196(8)：3411-3420.

[15]潘佳容,俞惠民.支氣管肺發(fā)育不良研究中的新靶點：NLRP3炎癥小體[J].中華新生兒科雜志,2017,32(4)：307-310.