C型利鈉肽(CNP)在炎性疾病中的診療進展以及對慢性阻塞性肺疾病應用價值的展望

岳鈺冰，蔣幼凡

(重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院，重慶 400000)

0 引言

C型利鈉肽(C-Type Natriuretic Peptide，CNP)是利鈉肽家族中最古老、最保守的一員，人、豬、大鼠中成熟CNP的一級結構幾乎完全一樣[1]。人類CNP基因位于2號染色體長臂末端2區(qū)4帶(2q24-qter)，其基因表達產物是含有103個氨基酸的前體肽，稱之為proCNP(CNP前體)。血清氨基末端前C型鈉尿肽(amino-terminal pro-C-type natriuretic peptide,NTproCNP)是CNP更穩(wěn)定的代謝產物，它在細胞內切蛋白酶“fusin”的作用下，被切割為含有53個氨基酸的CNP-53，CNP-53又在另一種細胞外酶的作用下被切割為含有22個氨基酸的CNP-22[2]，兩者的功能是相似的[3]。

CNP最初是從豬腦中被提純的，后來發(fā)現(xiàn)它也在內皮細胞、巨噬細胞、心臟、腎臟、軟骨細胞和血細胞中合成，特別是在中樞神經細胞和外周組織中的內皮細胞中高表達[4]。哺乳動物中發(fā)現(xiàn)有三種利鈉肽受體，NPR-A(也被稱作GC-A、NPR1)、NPR-B(也被稱作GC-B、NPR1)和NPR-C(也被稱作清除受體、NPR3)。NPR-A在腎上腺、腦、血管平滑肌、肺、腎、脂肪、心臟有表達，NPR-B在軟骨細胞、腦、肺、血管平滑肌、子宮表達，NPR-C幾乎在所有組織中有表達[5]。NPR-C在很長一段時間被認為只能介導清除利鈉肽，后來被發(fā)現(xiàn)也可以介導合成代謝[6]。利鈉肽家族的成員均有不同程度的利鈉、利尿、舒張血管的作用，但CNP在這些方面的作用較弱[7]，而它作為一種炎性介質近年來被較多研究。CNP通過自分泌/旁分泌途徑，與很多炎癥介質有密切的聯(lián)系，例如TNF-α、TNF-β、IL-1α、IL-1β等。本文綜述CNP和NT-proCNP在炎癥中的研究進展，并特別討論了CNP在慢性阻塞性肺疾病中的應用價值。

1 CNP與非感染性炎癥

1.1 CNP與骨關節(jié)炎

IL-1β是一種促炎介質，主要由單核/巨噬細胞產生[8]，是環(huán)氧化酶-2(COX-2)的誘導劑，能誘導大量的前列腺素E2(PGE2)產生。在骨關節(jié)炎中，CNP呈濃度正相關地抑制NO和PGE2的釋放，甚至還能完全消除IL-1β引起的NO和PGE2的釋放；CNP不僅能促進細胞增殖和蛋白質代謝，而且在不同濃度刺激下產生不同類型膠原，還抑制IL-1β介導的分解代謝[9]。研究表明，CNP通過CNP/NPR-B/GC-B/cGMP通路介導細胞外基質的合成代謝，還阻止了IL-1β的分解代謝[9-10]。CNP已被驗證對骨關節(jié)炎有治療作用[11]。

1.2 NT-proCNP與帕金森病(Parkinson's Disease, PD)

小膠質細胞是一類固有免疫細胞，它的激活釋放促炎細胞因子，被認為是帕金森病重要的病理過程[12]。PD患者血清IL-1β、IL-6、腦脊液TNF-α明顯升高，其中血清IL-1β、腦脊液TNF-α與帕金森病的快速進展相關[13]。在Dariusz Koziorowski等人的一項臨床前瞻性病例對照研究中，發(fā)現(xiàn)TNF-α和NT-proCNP在PD患者血清中都有升高，并呈正相關[14]，但也有小部分研究分別提示血清NT-proCNP、TNF-α是降低的[15][16]，這種不一致性還未得到很好的解釋，可能需要設計良好的對照試驗去進一步驗證。

1.3 CNP與代謝相關脂肪性肝病(Metabolic-dysfunctionassociatedfatty liver disease, MAFLD)

MAFLD分為一般的肝脂肪變性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。NASH的特點是肝細胞損傷伴肝脂肪變性、炎癥和纖維化。脂肪組織的非脂肪細胞成分中有內皮細胞、巨噬細胞和多種其它細胞，肝竇內皮細胞是肝內皮細胞的主要類型，是NASH進展的關鍵。巨噬細胞引起的代謝性炎癥和巨噬細胞-脂肪細胞相互作用參與脂肪變性[17]。CNP通過抑制TNF-α、IL-1β和IL-6減少對巨噬細胞的招募：在高脂喂養(yǎng)誘導的NASH模型中，E-CNPTg小鼠(一種轉基因小鼠，CNP基因在內皮細胞中過度表達)的肝臟中發(fā)現(xiàn)TNF-α、IL-1βmRNA減少、巨噬細胞的浸潤減少、膠原基質減少，但在CDAA喂養(yǎng)(乏膽堿飲食也就是L-氨基酸飲食)誘導的NASH模型中，僅僅檢測到實驗組小鼠血清TNF-α濃度降低[18]。

1.4 CNP與失血性休克中的急性腎損傷

急性失血性休克后的急性腎損傷機制復雜，潛在的機制包括活性氧(ROS)的產生和休克/液體復蘇引起的嚴重炎癥反應，抑制上述機制可以是腎臟免收損傷[19]。Gan Chen等人在失血性休克晶體液復蘇后的小鼠研究中，將CNP微量泵入探究其對于腎臟的炎癥作用的影響，較空白組，腎臟丙二醛(脂質過氧化產物)、髓過氧化物酶(MPO，代表著中性粒細胞積累)減少，腎臟的IL-1β、IL-6、TNF-α減少，特別是TNF-α被抑制，腎臟病理切片也提示管狀細胞腫脹和間質性炎癥減輕，血清肌酐較對照組無升高[20]。因此，CNP抑制IL-1β、TNF-α的升高，從而抑制腎臟的炎癥反應。他們先前的研究還表明CNP通過抑制NF-KB和p38信號通路減輕炎癥反應[21]。

2 CNP與感染性炎癥

2.1 CNP在膿毒癥中的應用

在2016年2月發(fā)布的第三個膿毒癥和膿毒性休克的國際共識中，膿毒癥(Sepsisi，SP)被認為是宿主對感染的反應紊亂，以致威脅生命的器官功能障礙[22]，脂多糖(LPS)誘導的膿毒癥模型被廣泛運用。1993年的牛頸動脈細胞試驗表明LPS在100ng/mL的濃度能顯著刺激CNP的分泌，LPS刺激6小時后就能檢測到CNP的升高，呈現(xiàn)出時間、濃度依賴性[23]。1994年的一項小樣本臨床研究最先發(fā)現(xiàn)CNP-53在膿毒性休克(septic shock)病人中有明顯升高[24]，很多臨床研究發(fā)現(xiàn)血清NT-proCNP在診斷膿毒癥上有較高的診斷價值。

2.1.1 膿毒癥與全身炎癥反應綜合征(systemic inflflammatory response syndrome, SIRS)的鑒別

膿毒癥一定合并SIRS，但后者可能由非感染因素導致(稱作“非感染性全身炎癥反應綜合征”，noninfectious forms of systemic inflflammatory response syndrome，NSIRS)，例如嚴重創(chuàng)傷往往伴隨嚴重的炎癥反應，其中有很大一部分還會發(fā)展為膿毒癥，常規(guī)的檢測方法，例如如血培養(yǎng)、病理切片等，很難快速將二者區(qū)分；一些細胞因子，例如TNF、IL-6，IL8,IL-10，雖然與SIRS的預后相關，但也無法區(qū)分二者[25][26]。因為LPS刺激CNP分泌量較IL-1更為顯著[23]，理論上CNP被用于膿毒癥的早期診斷更可靠。

2.1.2 影響診斷價值的情況

2.1.2.1 膿毒性腹膜炎(Septic peritonitis, SP)

在犬的膿毒癥中，亞組分析將膿毒性腹膜炎這一組去除后，NT-proCNP診斷膿毒癥的敏感性從65.5%提高到94%，AUC從0.71也增加到0.92，特異性在89%左右變化不大[27]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，無論是血清還是腹水中的NT-proCNP對于膿毒性腹膜炎的診斷價值都很低[28][29]，可能涉及到CNP在腹腔內存在早期清除，亦或是腹腔和血清的CNP來源不同，腹腔內的CNP可能源自于腹腔巨噬細胞[30]。另外，目前沒有研究區(qū)分原發(fā)性腹膜炎和繼發(fā)性腹膜炎，還需要進一步討論NT-proCNP在二者中的區(qū)別。

2.1.2.2 腦損傷

同樣地，在對多發(fā)性創(chuàng)傷(MT)并發(fā)膿毒癥的診斷中，也需將腦損傷(TBI)除外。一項雙中心研究發(fā)現(xiàn)MT后無論是否并發(fā)膿毒癥血清NT-proCNP無明顯差異，但進行亞組分析時(分為MT不合并TBI、MT合并TBI、TBI三組)發(fā)現(xiàn)不合并TBI時，NT-proCNP在創(chuàng)傷后2～6天都有良好的預測價值，并在臨床診斷前2～3天較非SP組有明顯升高。在第2-6天，循環(huán)NTproCNP的最佳臨界值在1.6～3.1pmol/L，并達成了高靈敏度(83%-95%)和特異性(83%-86%)。同樣在TBI組，血清NT-proCNP的值反而更低[31]。

2.1.3 膿毒癥相關性腦病(sepsis-associated encephalopathy，SAE)

SAE是膿毒癥常見的并發(fā)癥，可能遺留永久性神經認知功能障礙和功能損傷。在SAE患者中，NT-proCNP在腦脊液中較血清中的更高，而且二者在病程中有一定的正相關[32]，血清和腦脊液中NT-proCNP的差異可能源于局部炎癥和血腦屏障的存在，腦脊液中更高的CNP也可能不來自于內皮細胞而來自于神經系統(tǒng)或是單核/巨噬細胞。PI3K/Akt通路是神經元生存中重要的信號通路，也在急性炎癥中起到負調控作用，這種對于炎癥的負調控作用參與了SAE的腦保護[33]。CNP能夠增強LPS刺激引起的Akt磷酸化，抑制PI3K/Akt通路逆轉了CNP對ICAM-1和VCAM-1抑制作用[34]，說明CNP通過PI3K/Akt通路抑制粘附分子的表達參與腦保護，抑制炎癥的進展。在LPS誘導的內皮炎癥反應中，CNP可以通過抑制NF-KB和p38信號通路減輕炎癥反應[34]。

2.2 CNP與惡性瘧

惡性瘧的一個關鍵發(fā)病機制血管內皮細胞的激活，其中促炎因子表達上調粘附分子，導致pRBCs、單核白細胞、血小板在血管壁的固存[35]，pRBCs、在缺氧或者IL-1β下誘導內皮細胞產生ET-1[36]。Ca2+至少通過兩種機制使肌球蛋白磷酸化，使P選擇素通過WPBs囊泡的胞吐作用到細胞膜內表面；Ca2+還使細胞磷脂酶A2(cPLA2)活化，此酶將膜磷脂酰膽堿切割成“花生四烯酸”和“溶血磷脂酰膽堿”，迅速乙?；蓛绕ぜ毎苌孽；“寤罨蜃?PAF)；P選擇素與PAF結合，招募白細胞[37]。而CNP通過依賴于cGMP信號抑制ET-1產生的Ca2+發(fā)揮抗炎的作用[38]。但在兒童惡性瘧的臨床試驗中，觀察到惡性瘧的ET-1較健康組高，治療后下降，NT-proCNP較健康組低，治療后無明顯改變[39]。這可能涉及到炎癥反應導致的內皮細胞損傷和功能障礙[40]。

2.3 CNP與銅綠假單胞菌

鈉尿肽家族與環(huán)狀抗菌肽有相似結構，所以具有抗菌活性。CNP通過以下機制降低銅綠假單胞菌的毒力：(1)干擾銅綠假單胞菌脂多糖的合成以減少細菌的毒素[41]。(2)減輕銅綠假單胞菌的侵襲性：1)抑制IV類菌毛的產生減輕細菌粘附性[42]；2)抑制EnvC[43](能對抗陽離子抗菌肽恢復細菌對抗生素敏感性)，間接增加疏水性，抑制粘附；3)CNP可以與AmiC蛋白(一種細菌傳感器，與人類NPR-C具有相同的結構和藥理學特征[44])特異性結合，而后AmiR增加，導致AmiE的轉錄增加，AmiE在過量時抑制細菌毒力[45]。

隨著抗生素的濫用，越來越多的銅綠假單胞菌出現(xiàn)耐藥。生物膜(biofifilm)的形成影響細菌對抗生素的敏感性，一些抗生物膜化合物的使用可以恢復細菌對聯(lián)合使用抗生素的敏感性，如陽離子抗菌肽(cationic antimicrobial peptides，CAMPs)[46]。CNP在10nM～1uM呈濃度相關地強烈抑制生物膜形成[47]：抑制銅綠假單胞菌產生的Rha-Rha-C10-C12(一種屬于鼠李糖脂的脂質，通過微群形成、表面活性影響生物膜的形成，還通過維持蘑菇狀結構之間的流體通道來維持生物膜結構)[48]；增加膜的流動性，間接影響生物膜的穩(wěn)定性[47]。但CNP不抑制細菌的生長[47]。

CNP對銅綠假單胞菌毒力和耐藥性的影響，充分證明了它的抗菌性，可作為新的輔助治療靶點，但需要更進一步的動物實驗來驗證它的抑菌性，同時具體的宿主-微生物之間的信號通路還待進一步研究。

3 CNP在慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease, COPD)中的應用

慢性阻塞性肺疾病是以持續(xù)性氣道炎癥為特點，其炎癥細胞以中性粒細胞和肺泡巨噬細胞為主，它們釋放大量的炎癥介質，例如TGF-α、IL-1β[49]。近年的研究表明NLRP3炎性小體在COPD的發(fā)生發(fā)展中的發(fā)揮重要的作用。NLPR3炎性小體受到某些刺激，例如細菌病毒感染，產生多蛋白復合體可激活半胱天冬酶(caspase-1),caspase-1加工IL-1β和IL-18的前體產生IL-1β、IL-18等前炎癥介質，激活炎癥反應[50]。有較多小樣本前瞻性病例對照的臨床研究表明，單核巨噬細胞、血清及肺泡灌洗液中NLRP3炎性小體、IL-1β在AECOPD表達明顯高于COPD穩(wěn)定期患者，而COPD穩(wěn)定期患者又顯著高于健康人，這可能與下呼吸道六種常見病原體的負荷呈正相關[51]。在大鼠中使用caspase-1抑制劑可抑制過度激活的炎癥反應。NF-KB抑制劑可以降低caspase-1水平，從而減輕炎癥[52]。上文中提到肺組織中表達三種利鈉肽受體，CNP通過NF-KB通路抑制炎癥，能夠抑制甚至抵消IL-1β的促炎作用，是否在NLPR3炎性小體信號發(fā)揮作用需要更多的研究證明。

慢性阻塞性肺疾病發(fā)生發(fā)展過程中也存在內皮功能障礙[53]。RHOA(一種小G蛋白)和RHO依賴性激酶水平與COPD患者內皮功能障礙水平有關[54]。炎癥反應涉及到I型內皮活化：其中PGI2和NO使血管平滑肌舒張，使局部血流的增多；隨后肌球蛋白輕鏈(MLC)通過RHO依賴性激酶磷酸化增加，內皮細胞的間隙打開，血漿蛋白滲出；MLC使P選擇素通過胞吐作用到細胞膜內表面，P選擇素與PAF結合，招募白細胞[40]。上文提到骨關節(jié)炎中，CNP抑制NO和PGE2的釋放，理論上CNP能抑制I型內皮的活化。另，胰島素抵抗也可能在COPD患者內皮功能障礙的發(fā)展中起作用[55]，而CNP對小鼠非脂肪性肝炎中的胰島素抵抗有改善作用[18]。所以，CNP可能通過以上兩點改善內皮功能障礙，從而減少內皮細胞的炎癥。

COPD患者的血清有更高的NF-KB表達[56]，糖皮質激素主要是抑制NF-KB轉錄發(fā)揮抗炎的作用[57]。AECOPD患者常常使用糖皮質激素，但部分患者的存在糖皮質激素抵抗，機制包括糖皮質激素受體(glucocorticoid receptor，GR)和組蛋白的長時間乙?；?，從而阻止GR與NF-KB的結合[58]。前文中推測CNP可能是NF-KB信號通路的上游作用因子，CNP已經被運用到骨關節(jié)炎的治療中，那么CNP也可能治療存在糖皮質激素抵抗的患者。

銅綠假單胞菌是醫(yī)院獲得性肺炎的常見病原菌，AECOPD患者因為使用呼吸機更容易感染，F(xiàn)EV1%占預計值＜50%或COPD末期的患者更有可能出現(xiàn)銅綠假單胞菌的感染，這部分患者既往頻繁急性加重，使用廣譜抗生素，多重耐藥菌種也并不少見，這種情況下能夠選擇的抗生素有限，例如多粘菌素，但存在腎毒性和耳毒性。CNP能夠減輕銅綠假單胞菌毒力，并且能抑制生物膜的形成改善耐藥，對多重耐藥銅綠假單胞菌的治療可能發(fā)揮作用。

4 小結與展望

在非感染性炎癥中，CNP能夠抑制一些炎癥因子，特別是TNF-α、IL-1β，減少白細胞的招募、膠原的合成代謝；在膿毒癥中，CNP在膿毒癥中升高，有一定的早期診斷價值，它抑制過度的炎癥反應，但存在膿毒性腹膜炎、腦損傷時，血清的水平可能不能反應其真實值；在惡性瘧中，CNP可能通過降低細胞內Ca2+抑制內皮細胞炎癥，但可能由于內皮細胞的損傷，血清中的NT-proCNP水平反而降低；CNP還能對銅綠假單胞菌有抑菌活性，同時影響它生物膜的形成，有可能成為解決銅綠假單胞菌耐藥性的治療靶點；在慢性阻塞性肺疾病的內皮功能障礙中，CNP可能從2條途徑抑制內皮功能障礙CNP能夠抑制IL-1β、TNF-α，筆者認為CNP可能是N F-KB的上游因子，抑制NF-KB信號的轉導，在存在糖皮質激素抵抗的COPD的治療中，可能發(fā)揮重要作用。

TNF-α、IL-1β是COPD中重要的促炎介質，CNP能直接抑制它們的分泌；NF-KB在COPD中有過度的表達，NLRP3炎性小體在COPD的發(fā)生發(fā)展中的發(fā)揮重要的作用，NF-KB抑制劑可以降低NLRP3炎性小體產物caspase-1水平，從而減輕炎癥；CNP還抑制內皮活化必需的Ca2+發(fā)揮抗炎作用；銅綠假單胞菌感染常發(fā)生于插管病人的感染，CNP對銅綠假單胞菌表現(xiàn)出抑菌性并且能改善它的耐藥性；內皮功能障礙存在于COPD中，CNP可能通過抑制I型內皮細胞的活化劑改善胰島素抵抗改善內皮功能障礙。

綜上，CNP是一種抗炎因子，可能作為COPD的新型炎癥標志物，在COPD的炎癥反應及銅綠假單胞菌感染中有著重要價值。