肺淋巴管系統(tǒng)在間質(zhì)性肺疾病中作用機(jī)制的研究進(jìn)展

黃怡 陳偉

間質(zhì)性肺疾病(Interstitial lung disease，ILD)是一組異質(zhì)性疾病，以彌漫性肺實(shí)質(zhì)的炎癥和纖維化為特征[1]，其分類繁多，包括間質(zhì)性肺炎和特發(fā)性肺纖維化等疾病[2]。隨著2019年新型冠狀病毒(COVID-19)的出現(xiàn)，間質(zhì)性肺炎成為其住院的最常見原因，并可能進(jìn)一步導(dǎo)致急性窘迫呼吸綜合征，難治性呼吸衰竭和死亡[3]。而繼發(fā)于嚴(yán)重急性呼吸系統(tǒng)綜合癥冠狀病毒(SARS-CoV)-2的肺纖維化，使得早期進(jìn)行抗纖維化干預(yù)，成為臨床關(guān)注的重點(diǎn)[4-5]，已知淋巴管系統(tǒng)在維持液體穩(wěn)態(tài)和機(jī)體正常免疫反應(yīng)方面發(fā)揮重要功能，而肺淋巴管系統(tǒng)已被證明在肺損傷和修復(fù)，尤其是在慢性肺部炎癥性疾病及肺纖維化中具有重要作用[6-8]。但一直以來有關(guān)肺淋巴管系統(tǒng)與間質(zhì)性肺疾病方面的研究較少，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，肺淋巴管系統(tǒng)在間質(zhì)性肺疾病中的作用逐漸被揭示，本文將對肺淋巴管系統(tǒng)在間質(zhì)性肺疾病中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

肺淋巴管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及檢測方法

一、肺淋巴管結(jié)構(gòu)

淋巴管在肺中分布較為豐富，肺淋巴管由具有不連續(xù)基底膜的淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞(lymphatic endothelial cells, LECs)組成[9]，肺部集合淋巴管具有瓣膜，但缺乏平滑肌細(xì)胞(Smooth muscle cells，SMCs)[10]。人肺部淋巴管伴隨主要的氣道和呼吸細(xì)支氣管，它們也存在于小葉內(nèi)小動(dòng)脈和小靜脈附近(圖1)。此外，胸膜下淋巴管網(wǎng)絡(luò)分布在肺胸膜下。在生理?xiàng)l件下，淋巴管通常不延伸至遠(yuǎn)端肺泡間隙，小葉內(nèi)淋巴管可進(jìn)一步細(xì)分為：支氣管血管周(與支氣管血管束相關(guān))，血管周(與血管相關(guān))，細(xì)支氣管周(與細(xì)支氣管相關(guān))和肺泡間(在肺泡間隔中)淋巴管四種，多數(shù)小葉內(nèi)淋巴管單獨(dú)或在支氣管血管束內(nèi)都與血管緊密接觸，少數(shù)與細(xì)支氣管有關(guān)，甚至在肺泡間隔中，也存在小淋巴管，似乎獨(dú)立于血管或細(xì)支氣管。小葉間隔的淋巴管通常包含瓣膜，通常與肺靜脈相關(guān)，并與胸膜淋巴管連接，與支氣管血管束相關(guān)的大型淋巴管，具有與胸膜和小葉間淋巴管相似的特征，可以被認(rèn)為是傳導(dǎo)性血管。在小葉內(nèi)發(fā)現(xiàn)的大量小血管周淋巴管和少數(shù)支氣管周淋巴管，可能是肺的吸收室，負(fù)責(zé)保持肺泡間質(zhì)相對干燥，以提供最小厚度的氣血屏障，從而優(yōu)化氣體擴(kuò)散[11]。

圖1 肺部淋巴管分布示意圖[9]

二、肺淋巴管的功能

淋巴管系統(tǒng)是除血液循環(huán)系統(tǒng)外人體另一個(gè)重要的循環(huán)系統(tǒng)，其主要的生理功能是維持機(jī)體的體液平衡和免疫監(jiān)視等。在炎癥性疾病中，淋巴管系統(tǒng)發(fā)揮調(diào)控免疫反應(yīng)和消除炎癥性水腫的作用[12]。有研究表明肺淋巴管比肺中的毛細(xì)血管更積極地參與間隙清除[13]。生理狀態(tài)下，淋巴管內(nèi)運(yùn)輸富含蛋白質(zhì)、免疫細(xì)胞和長鏈脂肪酸的淋巴液，維持正常組織間液含量(圖2)。肺淋巴管可以將液體、細(xì)胞和代謝產(chǎn)物經(jīng)由淋巴結(jié)和淋巴干帶回循環(huán)系統(tǒng)，保持肺部組織液的穩(wěn)態(tài)。病理狀態(tài)下，淋巴管系統(tǒng)通過淋巴管增殖促進(jìn)清除功能，加快排出炎癥過程中產(chǎn)生的過量組織液、組織碎片、細(xì)胞因子等，具有緩解組織水腫和炎癥的作用,淋巴管通過運(yùn)輸免疫細(xì)胞及可溶性抗原，參與機(jī)體的免疫監(jiān)控[14]。因此，肺淋巴管系統(tǒng)是維持肺臟正常功能的重要基礎(chǔ)。

圖2 初始淋巴管示意圖[9]

三、肺淋巴管檢測方法

目前肺部淋巴管的檢測方法主要包括免疫組織化學(xué)染色技術(shù)和淋巴管免疫熒光技術(shù)[12]。常用的肺部淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞標(biāo)記物，包括：增強(qiáng)綠色熒光蛋白(Enhanced green fluorescence protein, EGFP)、同源異型盒基因轉(zhuǎn)錄因子1(prospero-related homeobox 1,Prox-1)、血管內(nèi)皮生長因子受體(Vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)-3、趨化因子(CCL)21、神經(jīng)纖毛蛋白(Neuropilin，NRP)-2、趨化因子誘導(dǎo)受體D6[12-13]；Prox1僅存在于淋巴內(nèi)皮細(xì)胞中，是編程淋巴內(nèi)皮細(xì)胞(LEC)表型所需的轉(zhuǎn)錄因子。VEGFR -3是血管內(nèi)皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)-C和VEGF-D的受體，僅存在于淋巴管中，在血管內(nèi)皮無法檢測到[15]； 研究表明，小鼠肺部淋巴管最有效的標(biāo)志物是Prox1-EGFP轉(zhuǎn)基因小鼠中的EGFP和VEGFR-3，對小直徑淋巴管而言，VEGFR-3的核心受體NRP-2的免疫反應(yīng)性要強(qiáng)于大淋巴管[8]。在平滑肌細(xì)胞中，對α平滑肌肌動(dòng)蛋白進(jìn)行染色，可補(bǔ)充淋巴管的染色，可見支氣管和大血管的分支結(jié)構(gòu)，平滑肌細(xì)胞層在支氣管、肺動(dòng)脈和肺靜脈中具有足夠的差異，從而可以區(qū)分這些結(jié)構(gòu)[16]。淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞受體-1(Lymphatic Vessel Endothelial Receptor-1，lyve-1)是透明質(zhì)酸的CD44同源物和受體，是淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞(LECs)的已知表面蛋白,但與其他部位的淋巴管不同的是lyve-1和腎小球足突細(xì)胞膜黏蛋白(Podoplanin)被證明不適用于肺淋巴管的染色，因?yàn)樗鼈冞€標(biāo)記了其他細(xì)胞類型[13]。

肺淋巴管系統(tǒng)在間質(zhì)性肺疾病中的作用

一、肺淋巴管系統(tǒng)在肺間質(zhì)炎癥中的作用

淋巴管生成和淋巴管重塑，是炎癥過程中經(jīng)常出現(xiàn)的復(fù)雜生物學(xué)過程。肺淋巴管系統(tǒng)作為一個(gè)特殊的屏障器官，可通過調(diào)控組織液清除率，減少感染等病理性因素所致肺部炎癥性滲出的組織濃度，從而保證有效的氣體交換與血氧交換。同時(shí)，肺淋巴管系統(tǒng)在排出肺間質(zhì)液方面起關(guān)鍵作用，是肺臟維持正常生理功能的重要基礎(chǔ)。當(dāng)肺部炎癥反應(yīng)加重時(shí)，組織液大量的聚集于肺間質(zhì)，此時(shí)肺淋巴管從間質(zhì)組織中清除組織液和炎癥細(xì)胞，促使它們通過淋巴管再次回到血液循環(huán)，從而減輕肺組織水腫，改善呼吸膜的通透性，改善患者的器官與組織缺氧[17]。在臨床研究中，Parra等[18]通過對69例特發(fā)性間質(zhì)性肺炎(Idiopathic interstitial pneumonia, IIP)患者的肺組織進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)IIP患者的肺部有淋巴損傷的發(fā)生，且其嚴(yán)重程度根據(jù)重塑階段的進(jìn)展而增加，因此推斷，在IIP患者中淺表淋巴管的破壞，可能會(huì)損害肺泡清除，延遲器官修復(fù)并導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病進(jìn)展。而肺部淋巴管分布可作為替代標(biāo)志物，用于識(shí)別因IIP死亡風(fēng)險(xiǎn)最大的患者。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究方面，Reed 等[10]通過對C型凝集素結(jié)構(gòu)域2(C-type lectin-like receptor 2,CLEC2)缺陷型小鼠進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)肺淋巴功能的喪失，會(huì)導(dǎo)致肺部出現(xiàn)炎癥狀態(tài)，其特征是第三級淋巴器官(Tertiary lymphoid organs, TLO)的形成，而TLO的形成可能是肺損傷的致病機(jī)制，而淋巴功能障礙可能是第三級淋巴器官形成和慢性肺部疾病的發(fā)生的機(jī)制。因此，肺淋巴管生成，不僅與肺間質(zhì)炎癥癥狀嚴(yán)重程度密切相關(guān)，而且可以顯著影響肺間質(zhì)的炎癥過程。

二、肺淋巴管系統(tǒng)在肺纖維化中的作用

肺淋巴管的生成和肺纖維化密切相關(guān)，同時(shí)肺淋巴管的引流能力是肺纖維化發(fā)展的關(guān)鍵。在臨床研究中，El-Chemaly等[8]通過對特發(fā)性肺纖維化(Idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)患者肺組織切片的觀察發(fā)現(xiàn)，隨著疾病嚴(yán)重程度的增加，肺泡淋巴管的平均面積也顯著增加，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在患有IPF的受試者的支氣管肺泡灌洗液(Bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中存在的短片段透明質(zhì)酸誘導(dǎo)了LECs的遷移和增殖，這是淋巴管形成所必需的過程。Lara等[19]通過圖像量化發(fā)現(xiàn)，在普通間質(zhì)性肺炎(Usual interstitial pneumonia, UIP)和非特異性間質(zhì)性肺炎(Non-specific interstitial pneumonia, NSIP)患者的疾病嚴(yán)重程度及進(jìn)行性生理功能障礙與肺淋巴管長度增加有關(guān)，且肺中淋巴管密度的增加與成纖維細(xì)胞網(wǎng)狀組織(即組織性和纖維化膠原蛋白)密切相關(guān)。Ebina等[20]發(fā)現(xiàn)IPF患者肺部胸膜下和小葉間淋巴管均嚴(yán)重受損。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中，Cui等[21]發(fā)現(xiàn)在輻射誘發(fā)的小鼠肺纖維化模型中，電離輻射后1周，胸膜下和肺間質(zhì)中淋巴管密度降低，并在第16周開始出現(xiàn)纖維化；Baluk等[7]研究發(fā)現(xiàn)肺淋巴管網(wǎng)的擴(kuò)張可以減少淋巴淤滯，并能夠增加液體和細(xì)胞(包括纖維化巨噬細(xì)胞)的清除率,從而減輕了博來霉素刺激的肺中巨噬細(xì)胞的累積，并加速了肺纖維化的恢復(fù)。Meinecke 等[22]研究發(fā)現(xiàn)在博來霉素誘導(dǎo)的小鼠肺間質(zhì)纖維化模型中，異常募集到肺淋巴管中的壁膜細(xì)胞能夠通過阻止淋巴管排出大分子(尤其是肺損傷和修復(fù)的關(guān)鍵分子——透明質(zhì)酸)來影響肺纖維化的進(jìn)展，因此，淋巴管的引流能力也是肺纖維化發(fā)展的關(guān)鍵。

三、肺淋巴管系統(tǒng)在職業(yè)和環(huán)境因素引起的間質(zhì)性肺疾病中的作用

淋巴管的生成主要是靠LECs的增殖完成的，LECs的增殖受多種信號通路的調(diào)控，其中VEGF-C/VEGFR-3是淋巴管生成的最有效的關(guān)鍵信號途徑，VEGF-C是VEGF生長因子家族的成員，在生理和病理狀態(tài)下，都是淋巴管形成和生長的主要調(diào)節(jié)劑[23]。Yu等[24]研究發(fā)現(xiàn)藥物能夠通過激活VEGF-C/VEGFR-3信號通路來促進(jìn)肺淋巴管的生成，改善淋巴管的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，提高氣管支氣管淋巴結(jié)和血清中的硅含量，從而改善矽肺大鼠肺內(nèi)二氧化硅的淋巴運(yùn)輸，減輕矽肺的病理改變。因此淋巴管系統(tǒng)在職業(yè)因素引起的ILD的治療中起重要作用。

小結(jié)與展望

肺間質(zhì)水腫和肺部結(jié)構(gòu)的纖維化改變是間質(zhì)性肺疾病最重要的病理特征，其破壞了肺部的有效通氣和血氧交換能力，肺淋巴管可以將液體、細(xì)胞和代謝產(chǎn)物經(jīng)由淋巴結(jié)和淋巴干帶回循環(huán)系統(tǒng)，從而保持肺部組織液的穩(wěn)態(tài)[10]。肺淋巴管系統(tǒng)參與了間質(zhì)性肺疾病炎癥到纖維化發(fā)生發(fā)展的全過程。已有研究表明，在肺部急性和慢性炎癥性情況下，淋巴管生成，促進(jìn)組織水腫的消退和炎癥細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)[25-26]，從而防止肺纖維化的發(fā)生和加重，從肺淋巴管系統(tǒng)入手進(jìn)行干預(yù)有望成為治療間質(zhì)性肺疾病，防治肺纖維化的新的治療手段。