肺泡巨噬细胞在急性肺损伤中的作用

　医学杂志2006年8月第31卷第8期MedJChinPLAVol31No8August2006　・综　　述・

肺泡巨噬细胞在急性肺损伤中的作用

赵敏　王和枚　袁本利

关键词　急性肺损伤;巨噬细胞,肺泡;细胞因子类;趋化因子

类;细胞凋亡

中国图书资料分类号　R3

　　急性肺损伤(acutelunginjury,ALI)及其重症形式,急性呼

吸窘迫综合征(ARDS),是以肺泡及肺实质发生急性炎症过程为特征的临床综合征,表现为肺泡上皮与肺毛细血管内皮细胞屏障功能的丧失,重症病人可出现呼吸衰竭。肺泡巨噬细胞(alveolarmacrophage,AM)是肺内主要的居留性吞噬细胞,构成机体防御呼吸道病原的第一道防线,在清除进入气道的感染性、有毒性或致敏性颗粒物中发挥着关键作用[2]。越来越多的证据表明,AM激活后通过分泌炎性细胞因子、趋化因子、损伤介质和抗炎性细胞因子等,在ALI的发生、发展及转归中发挥重要作用。

1　AM的炎症引发作用

111　AM的激活机制　AM作为气2血界面的监护者,细胞表面

[1]

β和表达[5],在ALI发生发展中发挥重要的炎症引发作用。IL21

α能够刺激各种趋化因子如IL28、INF2MCP21(monocytechemo2α(macrophageinflammatoryprotein21α)tacticprotein21)和MIP21

等产生;可激活肺血管内皮细胞,使其上调表达E2选择素、P2选择素及免疫球蛋白家族中的ICAM21、VCAM21等黏附分子,与中性粒细胞(PMN)表达的L2选择素和β22整合素共同介导PMN黏附,并跨内皮移行于血管外,进而向肺内浸润导致肺损伤;在

α还以自分泌或旁分泌的方式激活转录水平上,IL21和TNF2

κNF2B,增加炎性细胞因子基因表达,从而扩大肺部炎症反应[6]。

IL26在急性炎症反应中的作用主要表现在对多种细胞的促炎作用和诱导肝组织产生急性反应蛋白,故血清IL26水平被认为与疾病严重程度相关,可用于评价全身炎症反应的程度,作为监测炎症治疗效果的指标。在ARDS急性期,IL26可介导PMN招募与浸润[7]。

虽然历来认为IL26是一个促炎因子,但近年来有人提出它也有抑炎特性。对IL26基因敲除小鼠的研究显示,IL26具有抑炎作用,主要表现在:诱导生成急性期反应蛋白;下调IL21和α合成,抑制GM2CSF、γ和MIP22生成;诱导合成糖皮TNF2IFN2α质激素;促进IL21受体拮抗物(IL21ra)合成;释放可溶性TNF2αR)等[8]。受体(sTNF2

113　AM激活后分泌的主要趋化因子　IL28是目前已知最强

存在多种表面受体,直接或间接地感知各种侵入肺内的损伤因素,并迅速做出相应反应。目前有关AM的激活机制尚不甚清楚,相关研究多集中于LPS对巨噬细胞激活机制的研究。LPS是革兰阴性细菌的细胞壁成分,对巨噬细胞具有强烈的激活作

用。有报道称LPS体外在1nmol/L水平即可激活巨噬细胞[3]。LPS与AM作用前必须首先与LPS结合蛋白(LPSbindingpro2tein,LBP)形成复合物,然后与AM上的CD14分子结合,在小分子分泌性糖蛋白MD22的辅助下激活AM上受体分子TLR4(Toll2likereceptor4),进而通过MyD88依赖性与非依赖性两条途径连续激活多种信号转导通路,包括MAPK(mitogen2activa2tingproteinkinases)、磷脂酰肌醇232激酶(phosphatidylinositol32kinase,PI3K)和神经鞘脂类代谢产物等,最终激活转录因子,进而协同产生各种促炎与抗炎介质[4]。

κ上述过程涉及的转录因子中,NF2B的作用备受关注。NF2κκB激活后一系列带有NF2B活性位点的基因产物的生成,

α、β、如TNF2IL21IL28、COX2、ICAM21、iNOS和胶原酶等。NF2κB/Rel家族的成员包括p50、p105、p52、p65(RelA)、RelB和c2

κRel。典型的NF2B为p65/p50异源二聚体结构。在静息细胞κ中NF2B与κIB结合,以非活性的形式存在于胞浆中。细胞受

κκ刺激后,IB被κIB激酶(κIBkinases,IBs)磷酸化,进而泛素化,κ最后κIB被26S蛋白体降解。NF2B与κIB脱离后在p65亚单

位核定位序列的引导下进入胞核,与特定基因启动子区的κB位点结合,启动相关基因的转录。上述过程受以下四个水平的调节:核异位,Rel家族蛋白的磷酸化,与基础转录复合物的相互作用,氧化2还原调节[4]。

β和TNF2α　112　AM激活后分泌促炎性细胞因子IL21目前普β和INF2α是介导早期ALI的主要细胞因子,二者具遍认为IL21

有相似的生物学作用,通过刺激趋化因子释放和上调黏附分子

的PMN趋化因子,对PMN具有强烈的趋化与激活作用[9],其主要的生物学作用是趋化并激活PMN,使PMN的外形改变,促使其脱颗粒,引起呼吸爆发,释放溶酶体酶和发挥吞噬作用。同时,它诱导PMN上黏附分子的表达,导致PMN的肺内浸润[10]。另外,IL28还有促进血管生成、诱导胶原合成和促进细胞增殖等作用[11]。

LTB4(leukotrienesB4)属于花生四烯酸代谢产物,是强有力

的PMN趋化因子。在ALI早期(2～6h)LTB4即有所增加,引发炎症级联反应,导致肺内微血栓形成[12],后者不仅可以引起肺淤血、肺动脉高压等循环障碍和肺泡通气/血流比例失调,激活凝血系统,还导致肺泡2毛细血管膜损伤和肺纤维化。LTB4还能诱导PMN向肺内浸润[12]。

α作为AM的自分泌激活因子(autocrineactivators),MIP21

α等前炎性细胞因子,引发和扩在炎症早期诱导AM产生TNF2

大炎症反应[6];还促进PMN招募与聚集以及肺损伤的发生[13]。

MCP21可导致大量的单核细胞向肺内浸润,成为肺巨噬细

胞的来源;同时MCP21还能激活单核2巨噬细胞[14]。另外,

MCP21通过增加活性氧簇的释放、调节单核2巨噬细胞黏附等参

与ALI的发病[14]。

作者单位:100850　北京　军事医学科学院毒物药物研究所(赵敏、王和枚、袁本利)

基金项目:国家自然科学基金资助项目(30300280)

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2　ALI时肺内AM的聚集及其致肺损伤作用

211　巨噬细胞移动抑制因子(macrophagemigrationinhibitoryfactor,MIF)与AM聚集　MIF主要由垂体前叶细胞、单核/巨

GM2CSF、IL28等因子的刺激作用有关[21]。PMN凋亡在ALI的

较晚时才恢复至正常水平[21]。

此外,ALI时存在广泛的肺泡上皮细胞凋亡现象,尽管其机制尚不完全清楚,但一系列证据指向Fas/FasL系统[21]。Fas/

FasL由胞膜表面受体Fas及其天然配体FasL组成,两者均可诱

噬细胞和T细胞分泌,兼具激素、细胞因子和酶的属性[15]。MIF分布广泛且生物学功能复杂多样:能抑制巨噬细胞游走,促进其

β、α和在炎症局部浸润、增生、激活及分泌细胞因子IL21TNF2

IL28等;上调PMN趋化因子MIP22;通过抑制糖皮质激素的抗

导敏感细胞凋亡。肺泡及气道上皮细胞表面表达Fas,在炎性刺激如LPS的作用下,上皮细胞表达Fas增多。ALI早期BALF中即可检测到可溶性FasL,在死亡病例肺液中浓度更高[21]。有研究提示这种FasL可能来自AM[22]。因此,AM可能通过分泌

FasL调节肺泡上皮的细胞凋亡。

ALI时AM本身也存在凋亡异常。如Lu等[23]在盲肠结扎

炎效应而使炎症反应和抗炎反应之间达到平衡;作为糖皮质激素的负反馈调节剂,MIF可以对抗糖皮质激素对巨噬细胞分泌的炎性因子的抑制作用。此外,MIF在修复损伤中也发挥一定的作用[15]。

212　AM分泌的致肺损伤介质　ALI时AM或其他细胞分泌

再穿刺致大鼠脓毒症性ALI模型中观察到,手术组大鼠在致伤后9h和20hAM凋亡数较假手术组分别提高了2.5倍和3.2倍,致伤后20hBAL所得AM数显著降低。Bingisser等[24]也发现人类AM受LPS刺激后凋亡率明显上升。AM数目下降使肺内凋亡的PMN不能被及时清除,致使这些细胞继发坏死,细胞内容物及毒性产物外泄,进一步加重肺组织损伤。4　AM的抗炎作用与炎症消退AM吞噬凋亡的PMN后,表型发生转变,导致促炎性细胞

的PAF(plateletactivatingfactor)会加剧肺损伤。PAF释放增加会产生以下病理作用[16]:促进ALI中PMN的招募和肺组织的渗出;增强PMN的黏附、趋化性和导致呼吸爆发;IL21可以导致

AM释放PAF,并且增强磷脂酶A2的活力,后者又增加PAF的

产生。

活性氧产物(reactiveoxygenspecies,ROS)包括O2、・

H2O2、OH等,来源于PMN、AM及肺泡上皮等细胞。ROS一

H方面氧化细胞膜脂质,直接损伤内皮细胞、上皮细胞等肺实质细胞,另一方面还可以损伤毛细血管基底膜等肺间质成分,造成肺水肿[17]。另外,ALI时常有大量的NO・生成,后者可与O2反应生成毒性更强的过氧化亚盐(ONOO-)。ONOO-除可引发脂质过氧化外,还可抑制Na+2K+2ATP酶、线粒体酶等的活性,引起蛋白硝化,造成DNA链断裂等,从而造成广泛的组织损

κ伤[18]。最近还发现,超氧化物还可能导致NF2B激活,参与调节内毒素诱导AM产生细胞因子产物[19]。

蛋白分解酶在不受抑制的情况下,可以直接导致细胞毒性,还可以分解胞外纤维与细胞外基质,损伤肺组织[11]。正常情况下,蛋白分解酶持续以低浓度存在,机体产生足够的抗蛋白酶来对抗蛋白分解酶的活性,防止正常组织受到蛋白酶的过度破坏。在炎症反应中,蛋白分解酶被诱导,导致组织中的浓度升高,对肺组织产生损伤。所以,蛋白分解酶和抗蛋白酶的平衡对于炎症反应的结果具有重要意义[11]。由于蛋白分解酶和抗蛋白酶失衡在ALI的发病中其重要作用,因此补充抗蛋白酶、恢复二者之间的平衡成为探索ALI治疗的一种新途径。但是,在临床应用中还有诸多问题有待阐明。

PAI21(plasminogenactivatorinhibitors21)介导的纤维素沉积作用。PAI分PAI21和PAI22两型,在纤维化过程中发挥了重要作用。PAI21为主要的胞外PA抑制因子,而PAI22被认为在胞内发挥主要作用。PAI21之所以能够直接参与结缔组织代谢,在于它能够与细胞外基质蛋白(纤维连接蛋白等)结合,保护这些不稳定的蛋白不被纤溶酶降解。PAI还可以促进成纤维细胞的增殖和新细胞外基质的形成[20]。

Hβ、α等)分泌减少,同时刺激抗因子(如IL21IL28、GM2CSF、TNF2

炎性细胞因子(如IL21ra、IL24、IL210和IL213)产生[21]。这些抗炎性因子通过不同的机制调节炎症的进程,在ALI/ARDS中发挥保护性的作用。

IL2ra通过与IL21竞争受体而抑制IL21引发的炎症效应,

从而发挥抗炎作用[8]。IL24、IL210和IL213均能抑制IL21和

α产生,并可抑制ICAM21等黏附分子的表达上调[11]。此TNF2

外,三者还通过其他机制发挥抗炎效应。IL24可以降低LPS诱

κ导AP21的结合活性和NF2B的转录活性。IL210能够通过抑κ制κIB而抑制NF2B激活[25],进而抑制促炎性因子的产生;并可

α、β、降低IL28、MIP、CSFmRNA的稳定性,或促进IL21IL21TNF2αmRNA的降解,在转录和转录后水平影响促炎性细胞因子的产生;还可以促使单核细胞产生IL2ra[8]。IL213能够通过抑制

κα水解而抑制NF2κIB2B激活,从而起到抗炎作用[26]。

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3　细胞凋亡异常与ALI

ALI时存在细胞凋亡异常,早期即有PMN凋亡延迟现

象

[21]

。由于凋亡延迟的PMN功能处于持续活化状态,势必造

成大量炎症内容物的持续释放,从而加重肺组织细胞的损伤。研究表明,PMN凋亡延迟与AM等肺组织细胞分泌的G2CSF、

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(责任编辑　李恩江)

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