肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞周期調(diào)控在ARDS發(fā)病中的研究進(jìn)展

陳飛楊 張謙△, 李健權(quán) (.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000；.貴州省人民醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科，貴州 貴陽 55000)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是在嚴(yán)重感染、休克、創(chuàng)傷及中毒等非心源性疾病下出現(xiàn)肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞損傷，造成彌漫性肺間質(zhì)及肺泡水腫，主要表現(xiàn)為急性呼吸困難及頑固性低氧血癥綜合征，是一種臨床常見危重癥，死亡率高，預(yù)后差，是較難以攻克的疾病之一[1]。肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞[2](type Ⅱ alveolar epithelial cell,AT-Ⅱ)是維持肺臟呼吸功能的重要細(xì)胞，可合成和分泌肺泡表面活性物質(zhì)，參與水分調(diào)節(jié)、損傷修復(fù)、炎癥反應(yīng)，分化為肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞(AT-Ⅰ)等。若肺組織細(xì)胞損傷及凋亡未得到有效控制，則可出現(xiàn)不同嚴(yán)重程度的ARDS[3]。報(bào)告如下。

1 ARDS的發(fā)病特征

ARDS發(fā)生的核心理論是炎癥反應(yīng)的失衡使得肺泡上皮細(xì)胞及內(nèi)皮損傷，從而導(dǎo)致富含大量蛋白質(zhì)的平衡液流入肺泡。在病理學(xué)表現(xiàn)為肺泡-毛細(xì)血管膜完整性破壞[4]，過多的中性粒遷移，促炎癥因子分泌增多,如炎性細(xì)胞因子、過氧化物、白三烯、蛋白酶、血小板活化因子，進(jìn)而在組織學(xué)上表現(xiàn)為肺泡上皮細(xì)胞大量凋亡，肺泡-毛細(xì)血管通透性的增加。

1.1肺毛細(xì)血管通透性增加是ARDS早期特征[5]，根本原因是肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的損害出現(xiàn)了低氧血癥和肺順應(yīng)性降低的表現(xiàn)，而造成這些表現(xiàn)很大部分病因是膿毒血癥。研究表明，病理狀態(tài)下的氧自由基(ROS)異常增加使蛋白酪氨酸磷酸酶氧化增強(qiáng),而細(xì)胞的貼壁條件(AJs)及緊密連接度(TJs)降低，進(jìn)而出現(xiàn)肺泡內(nèi)皮細(xì)胞連接破壞、細(xì)胞骨架收縮增強(qiáng)及微管穩(wěn)定性降低，最終導(dǎo)致內(nèi)皮屏障的緊密性減低以及肺泡內(nèi)皮功能破壞[6]。

1.2肺容量降低是ARDS的最重要的病理生理學(xué)特征之一，表現(xiàn)為肺總量、肺活量、潮氣量和功能殘氣量均明顯降低：①肺水腫導(dǎo)致水腫液充滿肺泡，使參與通氣的肺泡明顯減少；②肺泡表面活性蛋白(SP)減少是肺功能喪失最主要原因，主要成分是磷脂酰膽堿(PC)和二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)組成，而SP-A和SP-D是天然免疫防御蛋白，SP-B和SP-C是維持肺泡結(jié)構(gòu)、避免肺泡水腫和降低肺泡表面張力的關(guān)鍵活性物質(zhì)[7-8]。

1.3肺順應(yīng)性降低是ARDS重要的力學(xué)特征，其機(jī)制主要與肺泡表面活性張力增加增高和肺不張，肺水代謝障礙造成肺容積減少有關(guān)。在ARDS早期，血管活性介質(zhì)：組胺和5-羥色胺及中性粒細(xì)胞量大釋放，肺微血管通透性增加，致使肺阻力增加，肺順應(yīng)性降低進(jìn)而出現(xiàn)肺水腫。而在ARDS病患的中后期，肺水腫明顯好轉(zhuǎn)，上皮細(xì)胞大量分化成I型纖維細(xì)胞，導(dǎo)致肺泡-毛細(xì)血管膜出現(xiàn)肺纖維化，使得肺泡細(xì)胞的氧合減低，肺部出現(xiàn)實(shí)性改變。

1.4肺部免疫清除是ARDS的免疫學(xué)特征之一，其中肺泡上皮細(xì)胞(AECs)、肺巨噬細(xì)胞(AMs)、樹突狀細(xì)胞(DCs)三種重要的肺免疫細(xì)胞，通過分泌各自細(xì)胞因子IFN-λ、CCL2，IFN-、IFN-β，IL-6、TNF、IL-12，IL-12，IL-23等，影響周圍淋巴細(xì)胞分泌對(duì)應(yīng)細(xì)胞因子IFNγ、TNF，IL-5、IL-13、IL-33，IL-17A、IL-22，從而對(duì)循環(huán)中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞具有趨化作用，刺激AECs增加抗菌肽和趨化因子的產(chǎn)生，AMs增強(qiáng)吞噬功能，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性損傷加劇[9]。

1.5膿毒血癥致ARDS是最主要的直接病因之一，大量中性粒細(xì)胞浸淪和單核細(xì)胞募集，釋放炎癥介質(zhì)TNF、IL-1β、IL-6以及細(xì)胞外組蛋白導(dǎo)致肺泡-毛細(xì)血管屏障完整性喪失、延遲的中性粒細(xì)胞凋亡和持續(xù)的中性粒細(xì)胞炎癥以及表面活性物質(zhì)消耗增多，出現(xiàn)病原體大量入侵，使肺泡-毛細(xì)血管屏障及免疫系統(tǒng)的破壞[10]。血管內(nèi)中性粒細(xì)胞和血小板活化可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞-血小板聚集體形成，誘發(fā)中性粒細(xì)胞的二次捕獲，進(jìn)一步破壞了肺泡-毛細(xì)血管屏障。C5a是補(bǔ)體系統(tǒng)中的一種強(qiáng)效促炎肽，當(dāng)發(fā)生ARDS時(shí)，C5a大量釋放并產(chǎn)生ROS和顆粒酶，導(dǎo)致組織損傷和屏障功能障礙[11]。

2 細(xì)胞周期調(diào)控與疾病的關(guān)系

2.1細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制 (1)經(jīng)典的Cyclin-CDK體系：細(xì)胞周期時(shí)相的變化與CDK的調(diào)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的,而CDK與Cyclin結(jié)合后才被激活。不同的CDK結(jié)合不同的Cyclin。Cyclin-CDK復(fù)合體受磷酸化和蛋白與蛋白之間的相互作用來調(diào)節(jié)，一旦調(diào)控的平衡被打破,細(xì)胞就可能發(fā)生異常增殖[12]。(2)新興的細(xì)胞周期調(diào)控體系：目前研究發(fā)現(xiàn)CDK抑制劑家族(INK和CIP/KIP)在靜止刺激下阻斷CDK活性。其中有個(gè)關(guān)鍵蛋白為E2F,而NRF1占據(jù)了大量的E2F靶啟動(dòng)子，并調(diào)節(jié)了E2F的轉(zhuǎn)錄活性，是誘導(dǎo)DNA損傷致細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵。微生物中，白色念球菌轉(zhuǎn)錄因子(Cas5)在被磷酸酶Glc7激活下，并與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子Swi4和Swi6協(xié)同調(diào)節(jié)靶基因的表達(dá)，完成了細(xì)胞周期動(dòng)力學(xué)的調(diào)節(jié)和抗真菌藥物的反應(yīng)[13]。尚有研究發(fā)現(xiàn)，Pin1 WW結(jié)構(gòu)域和異構(gòu)酶活性對(duì)極大影響S期檢查點(diǎn)的運(yùn)作方式,因Pin1的過表達(dá)會(huì)使視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白(Rb)在S期DNA損傷時(shí)的去磷酸化，并有效的抑制由Rb介導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯和細(xì)胞過早衰老[14-15]。此外，果蠅體內(nèi)PR-Set7是SCFβ-TRCP連接酶的靶標(biāo)，而SLim是β-TRCP同源物，其可降解于S期之前，若出現(xiàn)SLim失活使PR-Set7累積，可導(dǎo)致細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)異常并使周期阻滯于G1-S期[16]。有實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞周期調(diào)控與抗凋亡蛋白Bcl-2有關(guān)，并與許多腫瘤基因發(fā)生有關(guān)。近期，在小鼠的胚胎干細(xì)胞中發(fā)現(xiàn),多梳抑制復(fù)合體2(Prc2)可在細(xì)胞周期中差異性的招募子基因啟動(dòng)子,Jarid2、催化亞基Ezh2、亞基EPOP和EloB，使得其處于一種特定染色質(zhì)狀態(tài)，從而是促進(jìn)細(xì)胞在G期分化[17]。(3)細(xì)胞周期與疾病的調(diào)控關(guān)系：在20世紀(jì)早期，人們認(rèn)為細(xì)胞死亡是細(xì)胞程序性死亡模式進(jìn)行的，而主要的焦點(diǎn)為細(xì)胞凋亡。近幾十年來對(duì)細(xì)胞周期不斷深入研究后發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞死亡尚有自噬、壞死、鐵死亡及其它死亡方式，對(duì)維持細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)同等重要，并在疾病發(fā)生與發(fā)展中有著串?dāng)_的影響[18]。在特定的腫瘤細(xì)胞治療中[19-20]，Michele等在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)CDK4/6抑制劑阿貝西利可使Ki-67和FOXM1表達(dá)減少，Rb磷酸化，使細(xì)胞阻滯在G期。尚有研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元細(xì)胞[21]中DNA結(jié)合/分化抑制蛋白(Id)表達(dá)異常致淀粉樣肽β聚集可導(dǎo)致阿爾茲海默癥；而庫欣病中[22]，腎上腺細(xì)胞在G1/S期中的相關(guān)周期調(diào)控蛋白CyclinE、P27、Rb和E2F1異常，促使腎上腺細(xì)胞分泌促腎上腺激素增加而致病。除此以為，亨廷頓病[23]、腎小球疾病[24]及急性心臟損傷等疾病的發(fā)生與各自功能細(xì)胞周期調(diào)控體系異常也有較大聯(lián)系。

3 AT-Ⅱ周期調(diào)控與ARDS的發(fā)病關(guān)系

AT-Ⅱ是肺組織中最重要的功能細(xì)胞，具有分泌表面活性物質(zhì)，降低肺泡表面張力及維持肺泡等功能。而在病理?xiàng)l件下，大量活化的中性粒細(xì)胞會(huì)破壞肺泡上皮，可能是通過釋放有毒的細(xì)胞內(nèi)分子來誘導(dǎo)緊密連接的溶解以及AT-Ⅱ型細(xì)胞的凋亡和壞死[25]。在急性或慢性損傷中，未能再生受損的AT會(huì)導(dǎo)致ARDS、肺炎、肺纖維化、COPD和衰老[26]。在ARDS與細(xì)胞周期的調(diào)控研究中，Jang等研究發(fā)現(xiàn)，基本研究理論認(rèn)為AT-Ⅱ阻滯在S期和G2/M期。Mock Jason等在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)[27]，F(xiàn)oxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Tregs)的缺失使AT-Ⅱ的49個(gè)基因表達(dá)改變，致使AT-Ⅱ細(xì)胞周期調(diào)控異常，最終導(dǎo)致AT-Ⅱ功能喪失。研究發(fā)現(xiàn)，表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯抑制劑(EGCG)使STAT1-caspase-3/p21通路受到抑制，并可使NF-κB失活和cyclinD1表達(dá)降低；在對(duì)于吸入性因素誘導(dǎo)的ARDS中，EGCG可減少AT-Ⅱ凋亡，并減輕了肺部炎癥反應(yīng)和肺水腫的情況[28]。

4 展 望

本篇綜述文闡述了細(xì)胞周期具體調(diào)控機(jī)制，并了解肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞損傷是發(fā)生ARDS的中心環(huán)節(jié)，其細(xì)胞周期主要阻滯在S期和G2/M期，在這兩期細(xì)胞表現(xiàn)為凋亡和死亡。那么如何降低ARDS中AT-Ⅱ細(xì)胞阻滯率是治療ARDS核心問題，目前有效的細(xì)胞周期抑制劑較少，需要我們更深一步發(fā)現(xiàn)與研究，希望在不久將來細(xì)胞阻滯劑成為治療ARDS的新理念。