表皮生長因子類蛋白在急性肺損傷中的作用研究進(jìn)展

王思露，蒙臣，王雪，李清，王賢裕

(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院 十堰市太和醫(yī)院，湖北十堰442000)

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是一種高病死率的重癥呼吸系統(tǒng)疾病，目前臨床治療方法十分有限。因此，對ARDS病理機(jī)制和治療措施的研究一直是危重病醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)，其中深入了解急性肺損傷(ALI)的病理機(jī)制是研究ARDS的重要基礎(chǔ)。表皮生長因子(EGF)類蛋白包括雙調(diào)蛋白(Areg)、EGF、轉(zhuǎn)化生長因子α(TGF-α)、細(xì)胞調(diào)節(jié)素(BTC)、肝素結(jié)合性表皮生長因子(HB-EGF)、上皮調(diào)節(jié)蛋白(Ereg)以及神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白(NRG)等，主要和EGF受體家族結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞的生存、增殖和分化。最近，研究發(fā)現(xiàn)EGF類蛋白在ALI的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的調(diào)控作用?，F(xiàn)對EGF類蛋白在ALI發(fā)生、修復(fù)以及肺纖維化過程中的作用做一綜述。

1 Areg在ALI中的作用

最初，Areg是在人乳腺癌細(xì)胞的培養(yǎng)基中被發(fā)現(xiàn)的。因此，早年對Areg的研究集中在腫瘤領(lǐng)域。隨著研究的深入，Areg在組織損傷修復(fù)方面的作用逐漸為人所知[1,2]。對肺組織而言，Areg的作用貫穿于多種生理、病理進(jìn)程。在正常肺組織中，Areg有一定量的表達(dá)，可調(diào)節(jié)肺上皮細(xì)胞的增殖、凋亡和遷移[1,2]。

當(dāng)內(nèi)毒素、病毒感染、博來霉素等誘發(fā)ALI后，肺內(nèi)Areg的表達(dá)水平顯著增加[2～4]。這說明在ALI急性期，Areg表達(dá)上調(diào)是普遍存在的。我們的研究顯示，上調(diào)的Areg能夠抑制炎癥反應(yīng)，減輕肺水腫，減少肺泡上皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而減輕肺損傷。其他動物實(shí)驗(yàn)也顯示，Areg能夠明顯改善病毒感染、博來霉素等所導(dǎo)致的ALI，提高動物存活率[3,5]。

在急性損傷過后，肺組織中的Areg仍然維持在較高水平，這為修復(fù)期Areg繼續(xù)發(fā)揮生物學(xué)作用提供了基礎(chǔ)。研究發(fā)現(xiàn)，在灰塵暴露所致的肺損傷中，Areg能夠促進(jìn)支氣管上皮細(xì)胞增殖[1]；在流感病毒性肺損傷中，肺內(nèi)的天然淋巴細(xì)胞通過分泌Areg修復(fù)肺泡-毛細(xì)血管屏障，促進(jìn)肺組織功能恢復(fù)[6]。而當(dāng)Areg基因缺失后，小鼠對肺部感染和炎癥的清除能力嚴(yán)重下降，直接抑制了恢復(fù)進(jìn)程[3]。這些研究表明，除了抑制急性損傷，Areg還具有促進(jìn)肺組織修復(fù)的功能。

在修復(fù)晚期，肺內(nèi)Areg的表達(dá)逐漸恢復(fù)至基線水平[7]。然而，Areg反應(yīng)過度很可能會使肺組織出現(xiàn)纖維化。在博來霉素誘導(dǎo)的肺纖維化中，敲除Areg基因能夠明顯減輕小鼠肺纖維化程度[8]；哮喘患者肺中肥大細(xì)胞所分泌的Areg，能促進(jìn)肺纖維細(xì)胞的增殖[9]。而當(dāng)Areg表達(dá)下調(diào)，與肺纖維化相關(guān)的反應(yīng)，如TGF-β1介導(dǎo)的纖維細(xì)胞增殖和內(nèi)皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(ECM)相關(guān)基因的表達(dá)均被明顯抑制[10]。但是也有研究表明，在博來霉素所致的ALI中，間斷給予Areg能夠減少肺組織內(nèi)的膠原含量，抑制纖維化發(fā)生。由此可見，Areg對肺纖維化的作用有矛盾之處：敲除Areg基因減少內(nèi)源性表達(dá)能夠減輕肺纖維化[8]，而給予外源性Areg也能減輕肺纖維化。這種矛盾除了實(shí)驗(yàn)設(shè)計的不同，還可能與靶細(xì)胞的種類有關(guān)。肺組織含有上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、纖維細(xì)胞等，Areg作用于纖維細(xì)胞能夠增強(qiáng)纖維化反應(yīng)，而作用于肺泡上皮細(xì)胞又能促進(jìn)修復(fù)發(fā)生。因此，如何精準(zhǔn)調(diào)控Areg對不同細(xì)胞的作用效果，仍是一個需要解決的重要問題。

目前，Areg在肺損傷中的研究僅限于動物與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，尚未推廣至臨床應(yīng)用。Areg能夠減輕肺部急性損傷，促進(jìn)肺組織修復(fù)，具有較好的應(yīng)用前景，但其對肺纖維化的作用仍需進(jìn)一步研究。

2 EGF在ALI中的作用

早在胚胎發(fā)育時期，EGF就能促進(jìn)肺泡表面活性物質(zhì)的合成[11]。在母猴分娩前給予EGF能夠增加新生猴肺泡表面活性物質(zhì)，降低出生后呼吸窘迫綜合征的發(fā)生率。此外，EGF還能促進(jìn)肺泡上皮細(xì)胞(AEC)基底側(cè)的鈉泵表達(dá)，增強(qiáng)鈉離子的重吸收，提示EGF可能與肺內(nèi)液體的重吸收密切相關(guān)。在石棉、萘、博來霉素等誘發(fā)ALI后，肺組織內(nèi)的EGF表達(dá)量迅速升高[12]。在對兔ALI的研究中發(fā)現(xiàn)，EGF能夠減少肺毛細(xì)血管的滲透，促進(jìn)肺組織水腫液的轉(zhuǎn)運(yùn)清除，改善兔的呼吸狀態(tài)，減輕肺損傷。相對于Areg，EGF在ALI的作用研究較少。除穩(wěn)定肺泡功能與促進(jìn)肺水清除外，EGF在ALI中是否具有抗炎與抗凋亡作用，目前還不清楚。

在損傷后修復(fù)期，EGF也有較高水平的表達(dá)。EGF不僅能促進(jìn)肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞(AEC2)增殖，還能趨化AEC2遷移，這與肺修復(fù)過程中的肺泡再生密切相關(guān)。在單側(cè)肺切除后，給予EGF能夠促進(jìn)剩余肺組織的質(zhì)量與體積代償性增加。此外，EGF還能促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移，從而促進(jìn)肺血管的修復(fù)。然而，研究也證明，EGF能夠促進(jìn)纖維細(xì)胞的增殖[13]和肺纖維化的發(fā)生[14]。

3 NRG在ALI中的作用

目前，已知的NRG有NRG-1、NRG-2、NRG-3、NRG-4四種亞型，其中對NRG-1的研究最多。在正常肺組織中，NRG-1有一定的基礎(chǔ)表達(dá)。臨床研究顯示，在ARDS患者的支氣管肺泡灌洗液和血漿中NRG-1水平均有顯著增加，且其水平與肺損傷程度呈正相關(guān)。因此，NRG-1可以作為ALI的輔助診斷指標(biāo)[15]。

在動物實(shí)驗(yàn)中，ALI小鼠肺組織內(nèi)NRG-1表達(dá)水平也明顯升高[15]。細(xì)胞研究表明，在正常情況下，NRG-1能夠直接損傷肺泡上皮細(xì)胞間的緊密連接，破壞其屏障功能[16]。而在細(xì)胞劃痕實(shí)驗(yàn)中， NRG-1又能促使“劃傷”的AEC形成連接，促進(jìn)劃痕“愈合”[16]。另外，NRG-1還能促進(jìn)AEC2的增殖。這提示NRG-1在肺損傷中的作用比較特殊，即損傷時促進(jìn)損傷，而恢復(fù)時促進(jìn)恢復(fù)。但是，也有實(shí)驗(yàn)給出了矛盾的結(jié)果。Nethery等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在博來霉素引發(fā)的ALI模型中，抑制NRG-1信號能減輕肺損傷程度，提高生存率，說明NRG-1在ALI中有促損傷作用；Miyata等[17]的研究結(jié)果卻顯示，在相同的模型中，給予外源性NRG-1明顯抑制了肺內(nèi)的炎癥反應(yīng)，2周后小鼠生存率提高，纖維化損傷顯著緩解，提示NRG-1在肺損傷中表現(xiàn)出了保護(hù)作用。這種矛盾可能來源于干預(yù)方式的不同，尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 HB-EGF在ALI中的作用

HB-EGF也是一種促進(jìn)細(xì)胞增殖與分化的小分子蛋白[17]，也能在肺損傷后表達(dá)增加，且在急性期和修復(fù)期都維持在較高水平，而在修復(fù)后期降至基線水平[7]。目前，關(guān)于HB-EGF對肺損傷作用的研究主要是在全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在腸道缺血再灌注損傷引發(fā)的SIRS中，肺組織受到嚴(yán)重破壞，HB-EGF能夠抑制肺部炎癥細(xì)胞的浸潤，減少肺組織細(xì)胞凋亡，降低肺部血管的滲透性，進(jìn)而減緩肺損傷。在燒傷引起的SIRS中，HB-EGF也能發(fā)揮類似的功能[18]。然而，在直接損傷因素(如內(nèi)毒素、博來霉素)所導(dǎo)致的ARDS中，HB-EGF究竟有何作用，目前的相關(guān)研究還很少。

多項(xiàng)研究證實(shí)，HB-EGF能夠強(qiáng)化肺組織的修復(fù)能力。當(dāng)小鼠一側(cè)肺組織被切除后，健側(cè)肺內(nèi)的HB-EGF表達(dá)增加，并促進(jìn)肺組織代償性增生。HB-EGF不僅能加強(qiáng)氣道上皮細(xì)胞的修復(fù)能力，還能促進(jìn)AEC2的增殖反應(yīng)，從而直接促進(jìn)肺泡再生[19,20]。需要注意的是，細(xì)胞研究表明了HB-EGF還可以促使肺纖維細(xì)胞增殖[21]，但目前尚缺乏動物實(shí)驗(yàn)證明HB-EGF對肺纖維化的作用，不能僅憑細(xì)胞實(shí)驗(yàn)來斷定HB-EGF促進(jìn)肺纖維化發(fā)生。因?yàn)橛形墨I(xiàn)報道，HB-EGF能抑制小鼠肝臟的纖維化反應(yīng)[22]。因此，HB-EGF對肺纖維化的影響仍需進(jìn)一步研究。

5 TGF-α在ALI中的作用

TGF-α分別與EGF和HB-EGF有42%和30%的同源性，也能在ARDS發(fā)生后表達(dá)升高，其升高水平與ARDS病死呈正相關(guān)。然而，動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在某些化學(xué)物質(zhì)(如鎳與聚四氟乙烯)導(dǎo)致的ALI中，肺內(nèi)TGF-α表達(dá)增加會減輕肺部損傷，說明TGF-α有肺保護(hù)作用。關(guān)于這方面的研究較少，還需在多種ARDS模型中得以驗(yàn)證。

TGF-α能促進(jìn)AEC2的增殖，增強(qiáng)氣道上皮細(xì)胞在機(jī)械性損傷后的修復(fù)反應(yīng)，但目前其相應(yīng)的動物研究較少。然而，TGF-α在肺纖維化中的作用已被較多研究證實(shí)。特發(fā)性肺纖維化患者肺組織中TGF-α表達(dá)明顯升高,TGF-α能促進(jìn)間充質(zhì)細(xì)胞分泌膠原和黏多糖。將TGF-α敲除會減輕小鼠肺纖維化程度，而TGF-α過表達(dá)則加重肺的纖維化反應(yīng)，說明TNF-α有顯著地促纖維化作用。

6 Ereg和BTC在ALI中的作用

目前，關(guān)于Ereg和BTC在ALI中的作用研究很少，但是它們在損傷修復(fù)中的作用已經(jīng)得到證實(shí)。研究表明，Ereg能夠誘導(dǎo)肝臟干細(xì)胞的出現(xiàn)并促進(jìn)其增殖[23]。在小鼠眼角膜損傷后，Ereg能夠減少中性粒細(xì)胞的聚集，促進(jìn)角膜修復(fù)[24]。與之類似，在小鼠外周神經(jīng)損傷中，BTC促進(jìn)了施旺細(xì)胞的增殖及髓鞘形成[25]?？梢?，Ereg和BTC能夠促進(jìn)組織的修復(fù)和再生，但是它們在ARDS中的作用還亟待研究。

綜上所述，EGF類蛋白的大部分成員在肺損傷后有明顯的表達(dá)升高，且與肺組織的損傷、修復(fù)與纖維化反應(yīng)密切相關(guān)。然而，人們對EGF類蛋白在ARDS中的研究才剛剛開始，各種因子在損傷各個階段所發(fā)揮的詳細(xì)作用還不清楚，不同因子之間的相互反應(yīng)更是研究空白。機(jī)體是一個精密調(diào)控的整體，它是如何協(xié)調(diào)好不同的EGF類蛋白在ALI的不同階段發(fā)揮各自效應(yīng)的，這將是今后研究的重要問題。另外，流行病學(xué)研究顯示，曾患有ALI的患者肺部腫瘤發(fā)生率顯著升高，這可能和EGF受體信號通路的激活有關(guān)[26]。如何利用EGF類蛋白抑制損傷、促進(jìn)修復(fù)的特性，同時避免其誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生發(fā)展的不良作用，這也是亟待探究的難題。只有解決了這些問題，EGF類蛋白才能應(yīng)用于臨床，造福于ARDS患者。