前B細(xì)胞克隆增強(qiáng)因子在急性呼吸窘迫綜合征中作用的研究進(jìn)展

王熙宇，田時靜 綜述，周發(fā)春△ 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科，重慶 400016)

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的本質(zhì)是炎癥因子過度釋放引起的肺部“瀑布樣”炎性改變，而肺泡上皮和肺血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，肺水清除下降，肺表面透明膜形成是其主要發(fā)病過程。最近的一組數(shù)據(jù)顯示，ARDS的60 d院內(nèi)病死率高達(dá)22%[1]。隨著醫(yī)療技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)研究的廣泛開展，ARDS的發(fā)病機(jī)制、診斷、病情評估、治療及預(yù)后判斷相關(guān)的研究都取得了進(jìn)展，但其病死率仍高居不下，仍需對ARDS的發(fā)病機(jī)制進(jìn)行研究。近年來研究發(fā)現(xiàn)，前B細(xì)胞克隆增強(qiáng)因子(pre-B cell colony enhancing factor,PBEF)作為一種促炎癥因子，與ARDS的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)聯(lián)，在炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、細(xì)胞凋亡方面起著重要作用。但目前PBEF在ARDS中的具體作用機(jī)制尚不清楚，對其的研究可能為該病的診療提供更多基礎(chǔ)依據(jù)。

1 PBEF概述

PBEF是由1994年SAMAL從激活的外周血淋巴細(xì)胞的cDNA文庫中克隆所獲得的一種分泌蛋白，是由脂肪組織和激活的炎性細(xì)胞合成并分泌的細(xì)胞因子，又名內(nèi)脂素[2]。目前研究發(fā)現(xiàn)，PBEF可損傷肺泡上皮細(xì)胞及肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞，參與胰島素的合成[3]，可在妊娠過程中促進(jìn)炎癥介質(zhì)的分泌及釋放[4]，在急性肺損傷(acute lung injury,ALI)、糖尿病、急性心肌梗死[5]、自然分娩及感染性流產(chǎn)、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[6]、骨炎性相關(guān)疾病[7]中均有重要作用。因此，PBEF作為一個具有多種生物學(xué)的蛋白，吸引了眾多醫(yī)學(xué)學(xué)科對其進(jìn)行研究。

2 PBEF與ARDS

2.1潛在的生物標(biāo)志物 臨床研究證實(shí)，ARDS的基因易感性與PBEF有關(guān)，血清高水平的PBEF提示ARDS患者有不良預(yù)后[8]。研究表明，PBEF是潛在的肺損傷標(biāo)志物，-1543C/-1001G單體型與ALI和膿毒癥的發(fā)生風(fēng)險有關(guān)，而-1543T/-1001T單體型具有保護(hù)作用；-1001G單體型與增加的ICU病死率正相關(guān)，而-1543T單體型與更少的機(jī)械通氣時間和更低的ICU病死率相關(guān)[9]。

2.2抑制中性粒細(xì)胞凋亡 中性粒細(xì)胞在急性炎癥或感染性疾病中上升明顯。PBEF在許多炎性疾病中均可被上調(diào)，并能減緩中性粒細(xì)胞凋亡，使炎性反應(yīng)更持久[10]。研究表明，人重組PBEF(rPBEF)可抑制中性粒細(xì)胞的凋亡，干擾RNA(siRNA)阻斷PBEF轉(zhuǎn)錄后，中性粒細(xì)胞的凋亡效應(yīng)增強(qiáng)；研究同時發(fā)現(xiàn)PBEF是通過降低半胱氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性而減緩中性粒細(xì)胞的凋亡。最近一項實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，腹腔給予C57/B6小鼠PBEF選擇性抑制劑FK-866之后將其暴露于較高濃度的通氣機(jī)械應(yīng)力和脂多糖(LPS)下，結(jié)果顯示支氣管肺泡灌洗液里中性粒細(xì)胞凋亡變多，這可能與激活中性粒細(xì)胞中Caspase-3密切相關(guān)[11]。

2.3破壞肺泡-毛細(xì)血管屏障 人肺血管內(nèi)皮細(xì)胞及肺泡上皮細(xì)胞構(gòu)成了機(jī)體重要的血?dú)馄琳希咄ㄍ感栽黾雍脱仔詽B出增多參與了ARDS的發(fā)生過程[12-13]。MING等[14]通過流式技術(shù)發(fā)現(xiàn)PBEF能促進(jìn)人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，加重ALI的進(jìn)程。PBEF能夠損傷肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)炎性反應(yīng)并增加細(xì)胞通透性，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染過表達(dá)PBEF能夠使IL-1β誘導(dǎo)的肺泡上皮細(xì)胞A549和人肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞(HPAEC)的通透性分別增加44%和65%，而抑制PBEF的表達(dá)后，兩者通透性分別下降29%和24%[15]。

2.4促進(jìn)炎癥因子和趨化因子的表達(dá) 炎性反應(yīng)是一系列炎癥細(xì)胞及炎性因子參與的“瀑布樣”放大反應(yīng)，廣泛炎性反應(yīng)的發(fā)生是ARDS的實(shí)質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，PBEF因其在免疫細(xì)胞信號通路和代謝中的重要作用可作為炎性反應(yīng)的潛在治療靶點(diǎn)[16]。劉暢等[17]研究發(fā)現(xiàn)，PBEF參與炎癥和免疫激活并能調(diào)節(jié)腫瘤壞死因子-ɑ(TNF-ɑ)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)的表達(dá)；在尾靜脈注射油酸后的SD大鼠中發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，模型組大鼠肺泡灌洗液中PBEF、細(xì)胞間黏附因子、血管黏附因子明顯增加，這提示PBEF可能通過增加趨化因子的表達(dá)促進(jìn)ARDS過程中的炎性浸潤。

2.5減少肺水通道蛋白的表達(dá) 水通道蛋白(AQPs)與液體跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)，能維持肺泡腔和血管腔之間正常的液體交換。當(dāng)ARDS發(fā)生時，AQPs表達(dá)下降，肺水清除障礙，加重了ARDS的進(jìn)程[18]。MING等[14]發(fā)現(xiàn)PBEF能夠抑制水通道蛋白-1(AQP-1)的表達(dá)，使得肺水交換失衡，水清除能力下降，水腫液產(chǎn)生過多。研究證實(shí)了PBEF過表達(dá)可抑制AQP-1 mRNA及蛋白表達(dá)，從而削弱AQP-1對肺水運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)作用進(jìn)而導(dǎo)致液體轉(zhuǎn)運(yùn)功能下降。同時，用siRNA沉默PBEF基因后能增加AQP-1的mRNA及蛋白水平，并降低白細(xì)胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8濃度。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)AQP-1的表達(dá)可通過p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的抑制劑顯著上調(diào)，這提示PBEF對AQP-1的調(diào)節(jié)作用可能是通過促分裂素原活化蛋白激酶途徑實(shí)現(xiàn)的。

3 PBEF與其下游通路

3.1PBEF與Toll樣受體4(TLR4) TLR4是 Toll樣受體家族中的成員之一，廣泛分布于各種組織，可通過識別相關(guān)配體，活化后觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)多條信號傳導(dǎo)通路，最終激活NF-κB、活化蛋白1(AP1)、轉(zhuǎn)錄激活子(STAT1)和干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF′s)促進(jìn)炎性反應(yīng)[19]。TLR4與其綁定蛋白MD-2形成異質(zhì)二聚體后可識別LPS[20]，其中MD-2在LPS結(jié)合TLR4時至關(guān)重要。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，PBEF與MD-2具有序列一致性，當(dāng)沒有MD-2及其他LPS分子伴侶或輔因子參與時，PBEF能直接誘導(dǎo)TLR4介導(dǎo)的NF-κB的激活。研究同時揭示PBEF突出區(qū)域和MD-2的回路區(qū)域具有結(jié)構(gòu)相似性，提示其可能參與了PBEF與TLR4的結(jié)合及TLR4的活化。PBEF的R434殘基與MD-2的R90殘基在結(jié)構(gòu)上極度相似，而MD-2上的R90殘基直接參與了MD-2與TLR4的結(jié)合。同時，PBEF和MD-2都包含完全保守的K109、G110、E111殘基，已證實(shí)這些殘基對PBEF與TLR4的結(jié)合十分關(guān)鍵。研究發(fā)現(xiàn)，給予野生型小鼠rPBEF灌注后，肺部炎性指標(biāo)顯著上升，而這些炎癥指標(biāo)的表達(dá)可被TLR4的抑制劑RS-LPS降低，驗證了PBEF與TLR4的可能結(jié)合，研究同時發(fā)現(xiàn)，rPBEF誘導(dǎo)敲除TLR4基因的小鼠后肺部炎性反應(yīng)減輕。因此，PBEF可能通過結(jié)合TLR4激活下游數(shù)條炎性途徑，促進(jìn)ARDS的發(fā)生。

3.2PBEF與P38/促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)通路 p38作為MAPK家族中調(diào)控炎性反應(yīng)的一員，可由多種刺激因子激活。p38MAPK通路能介導(dǎo)多種急慢性疾病，p38MAPK經(jīng)活化后可進(jìn)一步誘導(dǎo)下游炎癥細(xì)胞激活,促進(jìn)炎癥介質(zhì)的合成。SONG等[21]研究發(fā)現(xiàn)支氣管炎癥疾病中黏蛋白(MUC8、MUC5B)表達(dá)增加，而PBEF作為一種促炎因子能顯著誘導(dǎo)MUC8及MUC5B的表達(dá)，而用p38MAPK抑制劑(SB203580)抑制或siRNA敲低p38MAPK能顯著降低PBEF誘導(dǎo)的MUC8及MUC5B表達(dá)，這提示PBEF在人氣道上皮細(xì)胞中可能是通過p38MAPK誘導(dǎo)黏蛋白產(chǎn)生。p38MAPK也參與誘導(dǎo)ARDS的炎性反應(yīng)。有研究證實(shí)，p38MAPK能介導(dǎo)LPS對人支氣管上皮細(xì)胞中水通道蛋白1和5表達(dá)的下調(diào)[22]，研究同時發(fā)現(xiàn)p38MAPK的磷酸化水平于第30分鐘達(dá)峰，而這種改變能被MAPK的特異性阻斷劑阻斷,上述結(jié)果提示p38MAPK或許參與AQPs表達(dá)的調(diào)控。然而，PBEF是否也是通過p38MAPK誘導(dǎo)下游其他炎性反應(yīng)并促進(jìn)ARDS發(fā)病還需更多研究證實(shí)。

3.3PBEF與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)通路 STAT3在許多感染和自身免疫過程中被異常激活，在巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的瀑布式炎癥調(diào)節(jié)中介導(dǎo)關(guān)鍵過程。ZHAO等[23]發(fā)現(xiàn)不管是在體外巨噬細(xì)胞還是動物肺泡灌洗液中的CD45+CD11b+細(xì)胞，LPS都可誘導(dǎo)其STAT3的激活。酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)檢測顯示，STAT3抑制劑LLL12可下調(diào)肺泡灌洗液和血清中IL-1β、IL-6、TNF-α的表達(dá)，而這一過程可能是LLL12通過減少ARDS患者單核細(xì)胞的STAT3磷酸化實(shí)現(xiàn)。

另一項研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)性氧化應(yīng)激族(ROS)能促使ARDS發(fā)病時肺泡上皮細(xì)胞死亡。人尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1(NOX1)來源的ROS可在小鼠體內(nèi)致高氧誘導(dǎo)的肺泡細(xì)胞死亡。CARNESECCHI等[24]對暴露在高氧狀態(tài)下的肺泡上皮細(xì)胞株和小鼠進(jìn)行研究并證實(shí)STAT3的激活在NOX1依賴的上皮細(xì)胞死亡中具有重要意義。這說明NOX1依賴的STAT3激活參與了肺泡上皮細(xì)胞的死亡進(jìn)程。綜上研究結(jié)果提示，STAT3通路可能在引起ARDS的眾多環(huán)節(jié)中占有重要地位。

STAT3同時也參與了血管生成的調(diào)控。研究表明，PBEF通過增加酪氨酸磷酸化、核轉(zhuǎn)位及DNA綁定從而誘導(dǎo)STAT3信號通路的激活，促進(jìn)血管再生，改變內(nèi)皮細(xì)胞通透性[25]。IL-6作為一種多功能細(xì)胞因子能刺激內(nèi)皮細(xì)胞的增殖，增加血管通透性，而PBEF能促進(jìn)IL-6的mRNA和蛋白的表達(dá)，這一過程能被STAT3特異性抑制劑或STAT3特異性siRNA阻斷，然而PBEF是否也是通過STAT3信號通路激活下游炎癥因子并促進(jìn)肺微血管通透性增高，增加肺泡上皮細(xì)胞死亡繼而促進(jìn)ARDS的發(fā)病仍不清楚，還需進(jìn)一步探索及證實(shí)。

3.4PBEF與NF-κB NF-κB能介導(dǎo)許多炎癥性疾病。MOITRA等[26]發(fā)現(xiàn)rPBEF刺激人肺微血管內(nèi)皮細(xì)胞30 min內(nèi)NF-κB入核，并在1 h內(nèi)活性上升，并伴隨著NF-κB和IκBa的顯著磷酸化。這表明NF-κB可介導(dǎo)PBEF對人肺微血管炎性因子的自分泌。

單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-1)存在于脈粥樣硬化斑塊中，它作為趨化因子的一種可通過G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)下游通路，MCP-1在啟動及促進(jìn)血管形成的過程中非常重要。ADYA等[27]發(fā)現(xiàn)，PBEF和MCP-1在胰島素抵抗及心血管疾病中升高明顯。在促動脈粥樣硬化狀態(tài)下，抗炎癥效應(yīng)減少，PBEF分泌增加。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，NF-κB通路和PI3K激酶在PBEF誘導(dǎo)的MCP-1的產(chǎn)生和自分泌/旁分泌中占有重要地位。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，PBEF可通過NF-κB和PI3K激酶途徑調(diào)節(jié)MCP-1對血管再生的效應(yīng)。而另一項臨床研究指出，2009年爆發(fā)的H1N1禽流感病毒導(dǎo)致的ARDS患者中，血清MCP-1水平顯著升高，且MCP-1>150 pg/mL與ARDS患者發(fā)生急性腎損傷的風(fēng)險顯著相關(guān)，而NF-κB可介導(dǎo)MCP-1促進(jìn)血管通透性增加[28]。上述研究提示NF-κB信號通路可能在PBEF增加MCP-1表達(dá)并加快ARDS發(fā)病進(jìn)程中扮演著關(guān)鍵角色。

4 結(jié) 語

ARDS發(fā)病率高，預(yù)后極差，是致ICU患者死亡的病因之一。隨著醫(yī)學(xué)研究的不斷進(jìn)步，ARDS發(fā)生率有所下降，但其仍是ICU中難以攻克的醫(yī)學(xué)問題。PBEF是具有多種生物學(xué)活性的細(xì)胞因子，在糖尿病、感染性流產(chǎn)、急性心肌梗死、動脈粥樣硬化等疾病中的作用受到廣泛重視。近年來PBEF在ARDS領(lǐng)域中的研究日益增多，但其在ARDS中的具體作用機(jī)制仍不十分明朗。PBEF能損傷肺泡上皮和肺血管內(nèi)皮、抑制中性粒細(xì)胞凋亡、促進(jìn)炎性因子釋放、抑制水通道蛋白等，與ARDS密切相關(guān)；PBEF可能通過TLR4、p38MAPK、STAT3、NF-kB或聯(lián)合其他通路介導(dǎo)ARDS的發(fā)生，隨著研究的不斷深入，其可能為降低ARDS發(fā)病率及病死率，挽救ARDS患者提供更多基礎(chǔ)依據(jù)。

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