急性呼吸窘迫綜合征的診療標記物

甘志新 王 丹 賀斌峰 胡明冬

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是一種由多因素病變引起的非心源性的以進行性呼吸困難和頑固性低氧血癥為主要臨床表現(xiàn)的綜合征，其發(fā)病原因包括直接性肺損傷(細菌性或病毒性肺炎，胃內容物誤吸，肺挫傷，毒性吸入，溺水等)和間接性肺損傷(膿毒癥，胰腺炎，嚴重創(chuàng)傷，大量輸血和燒傷等)。急性呼吸窘迫綜合征首次報道是在1967年，Ashbaugh等[1]描述了12例急性呼吸窘迫、難治性發(fā)紺、肺順應性下降、胸片彌漫性浸潤的病例，隨后在1994年由專家協(xié)商將其進行了一致定義[2]。2012年的柏林定義被廣泛用于ARDS的診斷，并且根據(jù)缺氧程度將ARDS分為輕、中、重度[3]。在美國每年大約有19萬人患ARDS，死亡率高達45%[4]。ARDS的病理特點是由于肺泡上皮和肺內皮屏障功能破傷，導致肺通透性增加，肺泡和肺間質充滿富含蛋白質的肺水腫液[5-6]。這些病理變化可以作為了解ARDS中眾多診療標志物的基礎，包括肺損傷的主要細胞損傷途徑：內皮損傷、上皮損傷、紊亂的炎癥反應等。

一、ARDS的診療標記物

盡管近年來對急性呼吸窘迫綜合征的認識已經(jīng)取得了很大的進步，但是并沒有明確的實驗室指標用于ARDS的診斷和預后，診療標記物也許會幫助我們更加深入的了解ARDS的病理進程，從而幫助我們明確ARDS的診斷，并且進行有效的治療。

1. 內皮細胞的診療標記物： 血管內皮損傷的特點是活化的炎癥細胞及其釋放的介質損傷內皮細胞，導致細胞表面分子表達增加，細胞間隙擴大，微血管通透性增加。血液中富含蛋白質的液體和活化的炎癥細胞聚集在肺泡中。在ARDS患者血漿和支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中檢測到了多種內皮細胞診療標志物，包括促血管生成素-2(angiopoietin 2, Ang-2)、細胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1)、選擇素(Selectins)、血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、血管性血友病因子(von Willebrand Factor, vWF) 、內皮細胞特異分子(endothelial cell-specific molecule, ESM-1)等[7]。

(1)血管生成素2(Ang-2)： Ang-2是內皮細胞產(chǎn)生的一種內皮生長因子，可誘導血管浸潤，導致內皮連接不穩(wěn)定和血管滲漏性增加，血漿中Ang-2的升高與ARDS的發(fā)展之間的相關性已經(jīng)得到證實。一項研究表明，ARDS患者血漿和BAL液的Ang-2水平高于靜息性肺水腫患者[8]。Calfee等[9]檢測了931例ARDS患者的血漿水平指出，Ang-2水平的增加與死亡的風險相關。一項Meta分析指出，血漿Ang-2作為判斷ARDS死亡率的診療標志物比診斷更有意義[10]。在創(chuàng)傷性ARDS患者中，Ang-2水平可用于區(qū)分早期和晚期ARDS患者[11]。Ganter等[12]檢測了208例創(chuàng)傷患者的血漿Ang-2的水平發(fā)現(xiàn)，血漿中Ang-2的水平與損傷和組織灌注的嚴重程度有關。高水平的Ang-2與內皮細胞活化指標、臨床預后不良有關。Ang-2水平較高的患者死亡率更高，急性肺損傷的發(fā)生率也較高。

(2)選擇素(Selectins)： 選擇素是一類膜相關糖蛋白，包括P-選擇素、E-選擇素和L-選擇素，分別出現(xiàn)在活化的血小板、內皮細胞和白細胞上。初步證據(jù)顯示ARDS患者血漿P-選擇素水平明顯高于無癥狀患者[13]。ARDS中肺炎患者的循環(huán)可溶性E-選擇素水平較高，且血漿水平隨肺炎治療而降低[14]。Okajima等[15]檢測了50例全身炎癥反應綜合征患者的血漿E-選擇素水平發(fā)現(xiàn)E-選擇素升高的患者更易發(fā)生ARDS，且與28 d死亡率顯著相關。L-選擇素在對炎癥的反應中與P-選擇素和E-選擇素不同。一項Meta分析中指出，ALI/ARDS患者血漿L-選擇素濃度較低，死亡患者早期的L-選擇素血漿水平明顯低于幸存者。這些結果提示早期血漿L-選擇素水平的降低可能預示創(chuàng)傷患者ALI/ARDS的發(fā)病率和死亡率的增加。

(3)血管內皮生長因子(VEGF)： 血管內皮生長因子屬于血小板源性生長因子基因家族，在血管生成和淋巴管生成的調控中起著重要作用[16]。在一項單中心研究中發(fā)現(xiàn)ARDS患者VEGF的血漿水平明顯升高，且第4天血漿VEGF水平升高與患者死亡率有關[17]。然而ARDS患者肺泡液中VEGF水平明顯低于健康對照組和有ARDS危險的患者[18-19]。為了解釋血漿和肺泡VEGF的水平差異，Ware等[5]檢測了46例急性靜息性肺水腫患者和56例ARDS患者的肺水腫液和血漿中VEGF水平，發(fā)現(xiàn)兩組患者肺泡VEGF水平無明顯差異，血漿VEGF水平也與預后無關。盡管VEGF在ARDS中的確切作用尚不清楚，但一項研究表明sVEGF1的增加和sVEGF2值的降低與晚期ARDS的發(fā)生有關[20]。此外Wada等[21]發(fā)現(xiàn)大約三分之一的創(chuàng)傷性ARDS患者與sVEGFR1/sVEGF2的水平增高具有相關性。

(4)血管性假血友病因子(vWF)： vWF是一種主要由內皮細胞產(chǎn)生的大分子抗原，部分由血小板產(chǎn)生。在一項對45例ICU膿毒癥患者的前瞻性研究中，非肺膿毒癥患者血漿vWF水平較高，其對ARDS有較好的預測和預后價值[22]。Ware等[23]研究發(fā)現(xiàn)，死亡患者的血漿vWF水平高于存活者。較高的vWF水平與器官衰竭天數(shù)顯著相關。然而在創(chuàng)傷患者中vWF水平明顯低于無創(chuàng)傷的ALI患者，因此關于vWF的作用機制尚有待進一步闡明[24]。

(5)內皮細胞特異分子(ESM-1)： 內皮細胞特異性分子1(ESM-1)是一種主要在肺微循環(huán)中表達的蛋白多糖，它在內皮細胞穩(wěn)態(tài)方面起著重要的作用。最近的一項研究表明ESM-1濃度的增加與ARDS的發(fā)展有關[25]。Orbegozo等[26]發(fā)現(xiàn)重癥ARDS患者ESM-1濃度較高，這個結果提示ARDS患者血液中ESM-1濃度可能是判斷疾病嚴重程度的有用標記物。但在創(chuàng)傷性ARDS患者中ESM-1水平卻低于無ARDS的患者[27]。

2. 肺泡上皮細胞診療標記物： 肺泡上皮由Ⅰ型肺泡上皮細胞(type Ⅰ alveolar cells, AT1)和Ⅱ型肺泡上皮細胞(AT2)組成，對屏障功能、表面活性劑的產(chǎn)生和肺泡液的矢量傳輸至關重要。一些肺上皮損傷的診療標記物已經(jīng)被研究。

(1)可溶性晚期糖基化終產(chǎn)物受體(sRAGE)： sRAGE在絕大部分的細胞中處于低表達水平，但在Ⅰ型肺泡上皮細胞中表達較高。一些研究表明ARDS患者的sRAGE水平顯著高于對照組，并與嚴重程度以及預后相關[28-30]。最近的一項Meta分析表明，sRAGE是一種與高危人群中ARDS診斷密切相關的診療標志物，但與死亡率無關[10]。Negrin 等[31]發(fā)現(xiàn)在130例多發(fā)性創(chuàng)傷患者中，血漿中sRAGE水平比對照組的3倍還多，但在第2天sRAGE水平下降了41%，更高的sRAGE水平發(fā)現(xiàn)在ALI患者中。這些結果表明，創(chuàng)傷后早期sRAGE的水平可以作為ARDS早期診斷和發(fā)病的工具。

(2)Krebs von den Lungen-6(KL-6)： KL-6是一種人MUC1粘蛋白，是ARDS中一個很有價值的診療標志物。與健康對照組和ARDS風險患者相比，ARDS患者的血漿和BAL液中KL-6的基線水平均升高，同時死亡患者的血漿和BAL液中KL-6的水平也較存活者高[32-34]。然而在間質性肺炎中血漿KL-6的水平也有所升高，此外在一項對重癥肺炎的研究中顯示，發(fā)展為ARDS患者與非ARDS患者血漿KL-6水平并沒有明顯差異[35]。因此KL-6對ARDS的特異性有待商榷。

(3)Club cell protein 16(CC16)： CC16是一種抗氧化抗炎蛋白，關于ARDS中CC16的作用表述不一。一項研究表明，血漿和BAL液中的CC16水平升高與ARDS的死亡率密切相關，且可幫助診斷[36]。然而其他研究表明ARDS患者血漿和BAL液中CC16的水平有所減少，并且與恢復無關[37]。Lin等[38]發(fā)現(xiàn)ARDS患者的血漿CC16水平和疾病的嚴重程度相關，并且可以作為ARDS的診斷標記物。另外在ARDS患者中存活者和非存活者的CC16水平差異顯著，且與在ICU住院的時間有關。

(4)Surfactant Protein D (SP-D)： 表面蛋白包括A-D四種類型， SP-D在ARDS中的作用尤為重要。Eisner等[39]表明，血漿SP-D水平越高，死亡風險越高、自主呼吸時間越少，發(fā)生器官功能障礙越快。此外在ALI/ARDS過程中早期增加的血漿SP-D與較差的臨床結局相關。Calfee等[24]指出直接性ARDS患者血漿SP-D的水平明顯高于間接性ARDS患者。Ware 等[40]發(fā)現(xiàn)血漿SP-D有可能成為ARDS診斷的理想診療標記物。同樣的，Park等[42]也發(fā)現(xiàn)ICU入院后48 h內高水平的SP-D可作為重癥監(jiān)護病房ARDS患者的診斷指標。

3. 炎癥反應診療標記物： ARDS與炎癥反應密切相關，肺損傷觸發(fā)的炎癥級聯(lián)反應涉及炎癥細胞的激活和介質的釋放。血漿或者BAL液中炎性因子水平的變化都可能作為ARDS的診療標記物。血漿或者BAL液中IL-6早期水平的增加與ARDS的死亡率密切相關，血漿和BAL液中IL-8的水平與疾病預后相聯(lián)系。IL-6與IL-8作為全身炎癥反應的標志與急性肺損傷后較差的預后相關[42]。較高水平的IL-18與ARDS患者的疾病嚴重程度和死亡率有關[43]。膿毒癥介導的ARDS患者血漿IL-17水平明顯高于健康對照組，死亡患者的血漿IL-17水平明顯高于幸存者[44]。有研究指出抗炎因子TNF-RI和TNF-RII與ARDS的發(fā)病率及死亡率相關聯(lián)，低流量吸氧與sTNF-RI的水平降低有關，創(chuàng)傷性ARDS患者的sTNF-RI水平較低[45]。ARDS患者血漿和BAL液中較高基線的IL-10水平與較高的死亡率有關[46]。

三、聯(lián)合診療標記物

盡管關于診療標記物的研究已經(jīng)有了進一步的進展，仍沒有單一的臨床或診療標記物能夠可靠地預測ARDS臨床結果。聯(lián)合的診療標記物也許能很好的幫助我們理解ARDS。一項研究表明，聯(lián)合(IL-6、IL-8、TNF-R1、蛋白C、PAI-1、ICAM-1、SP-D和vWF)8種標記物，可使ROC面積從0.82增加到0.85[47]。一組肺上皮損傷和炎癥的診療標志物(SP-D，sRAGE，IL-8，CC16和IL-6)為嚴重膿毒癥患者的ARDS診斷提供了極好的鑒別標準。Zhao等[48]發(fā)現(xiàn)聯(lián)合(年齡、APACHEⅢ、SP-D 和IL-8)可以作為預測ARDS的死亡率模型。Fremont等[49]指出聯(lián)合診療標志物(RAGE、PCPⅢ、BNP、ANG2、IL-10、TNF-α、IL-8)可以作為創(chuàng)傷性ALI/ARDS患者的診斷工具。

近年來對ARDS診療標記物的研究已經(jīng)取得了較大的進展，相信在不久的將來ARDS診療標記物的作用會越來越明朗。此外基因蛋白組水平的研究以及影像學的發(fā)展也將幫助我們更深入的理解ARDS。