血管活性腸肽調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2極化治療急性肺損傷的研究進(jìn)展①

惠 毅 閆曙光 李京濤 魏海梁 史 捷 （陜西中醫(yī)藥大學(xué)，咸陽(yáng) 712046）

急性肺損傷（acute lung injury，ALI）由病毒、內(nèi)毒素等刺激免疫細(xì)胞（中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）在肺組織中募集并活化，產(chǎn)生炎癥因子、細(xì)胞趨化因子、蛋白酶等，形成“炎癥因子風(fēng)暴”進(jìn)一步放大炎癥反應(yīng)，發(fā)展為非可控性炎癥，損傷肺組織實(shí)質(zhì)細(xì)胞（血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞），當(dāng)肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞大量損傷導(dǎo)致通氣、換氣功能障礙時(shí)會(huì)引起呼吸功能迅速衰減，臨床出現(xiàn)以呼吸頻率加快、呼吸窘迫和頑固性低氧血癥為主要表現(xiàn)的危重癥，如不及時(shí)治療將發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）［1-2］。近年，隨著SARS、新型冠狀病毒導(dǎo)致的急性傳染性肺炎在我國(guó)群體暴發(fā)，ALI以及更嚴(yán)重的ARDS是患者致死的主要原因之一［3-5］。因此針對(duì)ALI 的發(fā)病機(jī)制展開探討，研究其防治策略迫在眉睫，意義重大。

1 肺組織急性非可控性炎癥是ALI 發(fā)生、發(fā)展的主要原因

ALI 可由多種原發(fā)疾病引發(fā)，發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，至今仍未完全闡明，但由急性非可控性炎癥導(dǎo)致的肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞損傷是其發(fā)生、發(fā)展過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)［6-7］。ALI 常發(fā)生于全身炎癥反應(yīng)的基礎(chǔ)上，是機(jī)體正常炎癥反應(yīng)在肺組織的過度表達(dá)，之所以全身炎癥反應(yīng)更易導(dǎo)致肺組織損傷可能為全身炎癥反應(yīng)時(shí)會(huì)釋放大量有害物質(zhì)、炎癥因子等進(jìn)入血液，血液內(nèi)的免疫細(xì)胞被激活，肺是全身靜脈血的過濾器，血內(nèi)有害物質(zhì)、炎癥細(xì)胞等易阻留于肺，刺激肺組織內(nèi)肺泡巨噬細(xì)胞、炎癥細(xì)胞等釋放多種血管活性物質(zhì)和炎癥介質(zhì)，肺組織內(nèi)炎癥反應(yīng)被不斷放大并最終損傷肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞，形成急性非可控性炎癥反應(yīng)。適度炎癥反應(yīng)對(duì)機(jī)體是有利的，機(jī)體應(yīng)對(duì)病原體感染和多種損傷因子產(chǎn)生的防御反應(yīng)有助于機(jī)體快速有效地發(fā)現(xiàn)、清除各種病原微生物及潛在危險(xiǎn)，一旦完成異物清除及組織修復(fù)后炎癥將適時(shí)終結(jié)，所以炎癥是機(jī)體保持健康的重要條件。當(dāng)炎癥反應(yīng)過輕時(shí)將無法清除病原微生物導(dǎo)致機(jī)體長(zhǎng)期處于感染狀態(tài)，過重的炎癥反應(yīng)在清除病原微生物的同時(shí)也會(huì)引起機(jī)體自我損傷，導(dǎo)致“殺敵一千，自損八百”。而ALI的發(fā)生正是由于病原體大量入侵，激活免疫細(xì)胞啟動(dòng)異常免疫反應(yīng)，免疫細(xì)胞在清除病原體過程中釋放過量促炎因子，導(dǎo)致肺組織處于非可控性炎癥狀態(tài)，進(jìn)一步肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞被破壞，導(dǎo)致呼吸功能迅速衰減［7］。這一炎癥反應(yīng)過程可分為相互重疊的3 個(gè)階段，即啟動(dòng)、放大和損傷。炎癥啟動(dòng)階段，多種免疫與非免疫細(xì)胞在入侵者刺激下釋放少量、多種炎癥介質(zhì)和細(xì)胞因子以喚醒機(jī)體防御機(jī)制，隨后在炎癥放大階段，效應(yīng)細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞大量被活化、募集并稽留在靶器官——肺組織中，這些“被留置于”肺組織的效應(yīng)細(xì)胞在對(duì)抗入侵病毒、微生物的同時(shí)釋放活性氧代謝產(chǎn)物和蛋白酶，在消滅入侵者的同時(shí)也引起肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞損傷，當(dāng)肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞損傷過多最終影響肺的正常功能時(shí)則可導(dǎo)致ALI，因此炎癥反應(yīng)過度放大并最終失控是導(dǎo)致ALI的重要原因。這種炎癥反應(yīng)是系統(tǒng)性和全身性的，多種效應(yīng)細(xì)胞和炎癥介質(zhì)兩個(gè)主要因素參與肺損傷，在ALI 發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用，這些細(xì)胞和細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)構(gòu)成ALI炎癥反應(yīng)和免疫調(diào)節(jié)“細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)”和細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)，通過不同信號(hào)傳導(dǎo)途徑控制機(jī)體免疫應(yīng)答，也與炎癥反應(yīng)失控有關(guān)［8-9］。因此抑制肺組織急性非可控性炎癥是治療ALI的有效途徑之一。

2 肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 型極化在肺組織急性非可控性炎癥進(jìn)程控制中發(fā)揮重要作用

ALI 發(fā)病過程中多種免疫細(xì)胞和肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞均參與炎癥反應(yīng)，其中巨噬細(xì)胞參與炎癥啟動(dòng)、放大和損傷全過程，是導(dǎo)致炎癥不斷進(jìn)展并最終失控的重要免疫細(xì)胞［10-11］。巨噬細(xì)胞是機(jī)體固有免疫系統(tǒng)中的“狠角色”，能夠吞噬和殺滅病原微生物，清除損傷及衰老細(xì)胞，是機(jī)體抵御外來入侵病原微生物的第一道防線，也是防御界的“超級(jí)明星”。同時(shí)巨噬細(xì)胞是一個(gè)多面手，依據(jù)其不同激活階段，既可作為清道夫、抗原提呈者，又可作為兇惡的殺手。ALI發(fā)生、發(fā)展過程中，巨噬細(xì)胞又充當(dāng)什么樣的角色？當(dāng)病毒、內(nèi)毒素等侵入肺組織時(shí)，擔(dān)任“警衛(wèi)”作用的巨噬細(xì)胞被激活，在這個(gè)狀態(tài)下巨噬細(xì)胞的吞噬功能加強(qiáng)，同時(shí)可分泌具有抗原提呈作用的主要組織相容性復(fù)合物（MHC）蛋白，召集更多如殺傷性T 細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和游走在血液中的巨噬細(xì)胞共同對(duì)付入侵的敵人，炎癥反應(yīng)啟動(dòng)并被不斷放大，多種細(xì)胞協(xié)同參與共同執(zhí)行“防御和絞殺”病毒和內(nèi)毒素的職能。激活狀態(tài)下，巨噬細(xì)胞是很好的抗原提呈者和殺傷者，但為應(yīng)對(duì)“更加瘋狂的敵人”其還可進(jìn)入更高的準(zhǔn)備狀態(tài)——“超活化”狀態(tài)，而這種超活化狀態(tài)激活與入侵者密切相關(guān)，其中甘露糖分子就是重要的激活按鈕之一。甘露糖是多種常見病原體細(xì)胞壁的糖類組成成分，也是一種能夠激活巨噬細(xì)胞活化的“危險(xiǎn)信號(hào)”，當(dāng)巨噬細(xì)胞表面受體與甘露糖結(jié)合時(shí)，巨噬細(xì)胞接收到入侵者的信號(hào)，巨噬細(xì)胞停止增殖，并把注意力轉(zhuǎn)向殺滅。這個(gè)超活化狀態(tài)下，巨噬細(xì)胞體積變大，吞噬效率也增高；被超活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生和分泌腫瘤壞死因子，殺死病毒感染的細(xì)胞，也可輔助激活免疫系統(tǒng)細(xì)胞；同時(shí)巨噬細(xì)胞內(nèi)溶酶體數(shù)量增加，反應(yīng)性氧分子如過氧化氫等具有超強(qiáng)殺傷能力的化學(xué)物質(zhì)（常用于環(huán)境消毒和食品消毒）產(chǎn)生增加，可更有效地殺死吞入的入侵者，因此，巨噬細(xì)胞又被稱為“殺戮機(jī)器”。因此，超活化的巨噬細(xì)胞殺傷能力大大增強(qiáng)，可更好地殺滅病毒與內(nèi)毒素。但超活化的巨噬細(xì)胞釋放的部分化學(xué)物質(zhì)同樣也可導(dǎo)致肺組織損傷，研究證實(shí)肺泡巨噬細(xì)胞超活化是導(dǎo)致肺組織非可控性炎癥的罪魁禍?zhǔn)字唬?2］。因此，巨噬細(xì)胞在炎癥進(jìn)程中有著兩面性特點(diǎn)，其活化促進(jìn)炎癥反應(yīng)有助于病原微生物清除，同時(shí)過度活化又是導(dǎo)致靶器官損傷的元兇。那么巨噬細(xì)胞是怎樣在有效清除病原微生物的同時(shí)又不損傷靶器官呢？

研究表明巨噬細(xì)胞可根據(jù)組織微環(huán)境適應(yīng)性改變其功能表型，被稱為巨噬細(xì)胞極化現(xiàn)象［13］。根據(jù)對(duì)環(huán)境刺激反應(yīng)不同，巨噬細(xì)胞可分為經(jīng)典激活的巨噬細(xì)胞（classically activated macrophages，M1）和替代激活的巨噬細(xì)胞（alternatively activated macro?phages，M2）兩種表型。M1 型巨噬細(xì)胞主要存在于炎癥反應(yīng)早期階段，以吞噬殺菌、釋放炎癥因子、促進(jìn)炎癥反應(yīng)作用為主，當(dāng)入侵者被逐漸消滅，巨噬細(xì)胞偏向M2 型極化，M2 型巨噬細(xì)胞主要存在于炎癥反應(yīng)后期，以釋放抑炎因子、降低炎癥反應(yīng)、促進(jìn)組織修復(fù)功能為主。那么在ALI發(fā)生發(fā)展過程中肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 型極化發(fā)生了何變化？其具體變化機(jī)制又有哪些？炎癥發(fā)生早期伴隨病原微生物侵襲、組織細(xì)胞損傷和人體免疫系統(tǒng)激活，在脂多糖、干擾素巨噬細(xì)胞集落刺激因子、炎癥因子等刺激下，M1 型肺泡巨噬細(xì)胞被激活，在吞噬病原微生物同時(shí)釋放大量炎癥介質(zhì)，如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthasei，iNOS）等，這些炎癥介質(zhì)的大量生成又進(jìn)一步觸發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，形成炎癥因子風(fēng)暴，從而引發(fā)并加劇組織細(xì)胞損傷。其中TNF-α 可直接損傷肺泡上皮細(xì)胞和周圍血管內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致毛細(xì)血管內(nèi)皮通透性增加，富含蛋白的液體進(jìn)入肺泡和間質(zhì)引起肺水腫，使肺組織氣體交換功能減弱；同時(shí)TNF-α 還可活化免疫細(xì)胞中及肺實(shí)質(zhì)細(xì)胞的NF-κB信號(hào)通路，放大炎癥效應(yīng)，加重ALI［14］。IL-1 可激活血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)細(xì)胞黏附因子，促進(jìn)巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等炎癥細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞的黏附作用，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生多種趨化因子，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向炎癥反應(yīng)部位遷延，還可激活中性粒細(xì)胞，使炎癥因子和炎癥蛋白表達(dá)增加［15］。iNOS 會(huì)加速NO 產(chǎn)生，NO 在清除病原微生物同時(shí)又可直接損傷肺組織［16］。因此，ALI發(fā)生與發(fā)展與肺泡巨噬細(xì)胞M1型極化密切相關(guān)，抑制M1型巨噬細(xì)胞極化在ALI治療中具有顯著作用［17］。隨著病原微生物清除，內(nèi)環(huán)境因素影響下，M1 型肺泡巨噬細(xì)胞被激活，從而觸發(fā)抗炎反應(yīng)，促進(jìn)IL-10、重組人精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）、IL-1ra等大量抗炎因子，減緩炎癥進(jìn)程，修復(fù)機(jī)體組織。其中IL-10可抑制炎癥細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6 等產(chǎn)生，有利于細(xì)胞碎片清除和組織修復(fù)中血管形成，同時(shí)IL-10可抑制iNOS下游的NF-κB信號(hào)通路激活，抑制炎癥效應(yīng)［18］。Arg-1可促進(jìn)細(xì)胞增殖和膠原沉積，促進(jìn)組織修復(fù)，同時(shí)還可與iNOS 競(jìng)爭(zhēng)體內(nèi)的精氨酸，從而減少NO 生成［19］。促進(jìn)M2 型肺泡巨噬細(xì)胞極化被證實(shí)是治療ALI 的有效手段之一［20］。因此，巨噬細(xì)胞極化與炎癥反應(yīng)發(fā)生、發(fā)展與轉(zhuǎn)歸密切相關(guān)，調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 型極化可有效干預(yù)非可控性炎癥。因此，探尋影響肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2的環(huán)境因素和相關(guān)藥物是防治ALI的重要途徑之一［21-22］。

3 血管活性腸肽具有雙向調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2極化、治療ALI的作用

血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）是由非腎上腺能非膽堿能抑制性神經(jīng)（nonadrenergic non-cholinergic，NANC）末梢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)之一，廣泛分布于胃腸道、肺、腦垂體、胰腺等器官，具有舒張血管、平滑肌，調(diào)節(jié)固有免疫和獲得性免疫、抗炎等多種生物學(xué)作用［23］。VIP 除能擴(kuò)張肺組織血管外，還具有舒張氣道平滑肌、抑制肺泡巨噬細(xì)胞吞噬和T 淋巴細(xì)胞增殖、減少肺炎癥介質(zhì)釋放、促進(jìn)氣道上皮的損傷修復(fù)等功能，是維持肺組織生理功能和防治肺系疾病的重要物質(zhì)［24］。ALI治療中VIP 發(fā)揮何種作用？研究表明VIP 可抑制單核細(xì)胞呼吸爆發(fā)、肺泡巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞增殖，降低由肺泡及外周巨噬細(xì)胞分泌的IL-1β、TNF-α、IL-8、IL-6 等促炎因子水平，升高IL-10 等抑炎因子表達(dá)，呈現(xiàn)出抗炎特性［25-28］。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)VIP 可通過抑制脂多糖應(yīng)激的小鼠肺泡巨噬細(xì)胞TNF-α和TGF-β 等炎癥因子表達(dá)，從而減輕ALI 發(fā)病時(shí)的肺內(nèi)炎癥反應(yīng)［29］。這些促炎因子和抗炎因子釋放與肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 極化密切相關(guān)，提示VIP 可能通過雙向調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 極化控制炎癥反應(yīng)進(jìn)程，防治ALI。

VIP 作為肺內(nèi)神經(jīng)肽調(diào)控炎癥反應(yīng)，其抗肺損傷作用可能與調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 型極化密切相關(guān)。但ALI發(fā)病過程中，由于肺組織嚴(yán)重受損，NANC 被大量損傷，肺組織內(nèi)VIP 分泌也相應(yīng)減少，同時(shí)炎癥反應(yīng)從開始到結(jié)束的生理過程以及ALI發(fā)病進(jìn)程中，VIP 是否是調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 極化的關(guān)鍵物質(zhì)之一，VIP、VIP 相關(guān)受體及肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 極化變化還需進(jìn)一步通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)探索。外源性給予VIP 是否可行？由于外源性VIP 進(jìn)入肺組織后，酶促降解反應(yīng)導(dǎo)致VIP半衰期極短，生物利用度低，無法發(fā)揮其全部作用［30］。因此，提高內(nèi)源性VIP 供給是調(diào)控肺泡巨噬細(xì)胞M1/M2 極化，控制炎癥反應(yīng)，治療ALI 的有效途徑之一，VIP 廣泛存在于多種組織器官，是否能夠通過刺激其他器官VIP 分泌從而間接提高內(nèi)源性VIP 供給，都將為ALI防治研究提供新的思路。