ALI/ARDS生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

張一凡，彭大旭，王皓琰，謝晨星，浦踐一通訊作者)

（1.華北理工大學(xué)研究生學(xué)院，河北 唐山；2.華北理工大學(xué)附屬醫(yī)院，河北 唐山）

0 引言

ALI/ARDS是由各種病因所致的嚴(yán)重低氧性呼吸衰竭。其致病因素主要分為肺內(nèi)和肺外因素，其中肺內(nèi)因素有肺炎、肺挫傷等；肺外常見致病因素有嚴(yán)重創(chuàng)傷、膿毒癥、輸血等。目前研究普遍認(rèn)為，該疾病的發(fā)病機(jī)制為炎癥因子介導(dǎo)肺泡上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷，毛細(xì)血管通透性升高，血液循環(huán)中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞，向炎癥部位聚集，血漿蛋白滲出增加，導(dǎo)致肺泡及肺間質(zhì)水腫，肺泡水腫液和蛋白質(zhì)形成透明膜，肺換氣功能減弱，通氣血流比例失調(diào)，血氧飽和度下降，機(jī)體代償呼吸頻率加快，出現(xiàn)呼吸窘迫的臨床表現(xiàn)。如果未能發(fā)現(xiàn)，缺乏早期治療，將會出現(xiàn)體內(nèi)二氧化碳蓄積，呼吸衰竭，多臟器功能衰竭進(jìn)而導(dǎo)致患者死亡。目前臨床上，ARDS的治療主要是采用對癥支持治療，通過機(jī)械通氣和控制液體量，尚無特效治療藥物[1]，生物標(biāo)記物的研究有助于揭示ARDS的發(fā)病機(jī)制，研究治療靶點(diǎn)，為新藥研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，對病人和社會具有重大意義?，F(xiàn)本文對ARDS相關(guān)生物標(biāo)志物及其臨床意義進(jìn)行綜述。

1 肺泡上皮細(xì)胞

1.1 惡性腦瘤缺失蛋白1(DMBT1)是一種分泌型清道夫受體富含半胱氨酸(SRCR)蛋白，具有先天免疫功能和炎癥調(diào)節(jié)作用。任珊等[2]應(yīng)用同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)檢測了14例肺炎所致ARDS患者的肺泡灌洗液，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)重度ARDS患者較輕度ARDS患者肺泡灌洗液DMBT1存在表達(dá)差異，通過擴(kuò)大樣本量應(yīng)用酶聯(lián)免疫復(fù)合物法在血漿中進(jìn)行驗(yàn)證，DMBT1水平在對照組、輕度ARDS及重度ARDS組之間比較存在差異，推測DMBT1可能成為早期診斷和評估ARDS患者嚴(yán)重程度的早期檢測標(biāo)志物。Müller等[3]通過ELISA檢查57名早產(chǎn)兒和足月兒的120個氣管抽吸物中的血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）水平，發(fā)現(xiàn)其與DMBT1水平顯著相關(guān)，進(jìn)一步通過A549細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)DMBT1促進(jìn)肺泡組織中的VEGF的產(chǎn)生，表明 DMBT1在從炎癥到再生的轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要作用，可能是新生兒肺損傷相關(guān)的臨床標(biāo)志物。有關(guān)DMBT1作為肺部疾病的臨床標(biāo)志物需要更多的實(shí)驗(yàn)以進(jìn)一步證實(shí)。

1.2 晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)是一種與多種炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)的促炎模式識別受體(PRR)，參與宿主對感染,損傷和炎癥的反應(yīng)。它以兩種不同形式存在:膜結(jié)合形式和可溶性形式(sRAGE),在肺中含量豐富,其表達(dá)主要位于肺泡的基底膜上。Jabaudon等[4]的一項(xiàng)meta分析研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者的基線可溶性RAGE水平與90天死亡率具有高度相關(guān)性，提示肺泡上皮損傷可溶性RAGE增加，具有預(yù)測ARDS預(yù)后的應(yīng)用價(jià)值。Wang等[5]的研究發(fā)現(xiàn)RAGE在調(diào)節(jié)與感染相關(guān)的ARDS/ALI中的肺液平衡中發(fā)揮重要作用，可溶性RAGE的血清和支氣管肺泡灌洗液水平可預(yù)測肺水腫的嚴(yán)重程度。Calfee等[6]報(bào)道了嚴(yán)重ARDS病人血漿RAGE水平明顯升高，以及高潮氣量通氣的ARDS患者死亡率與血漿RAGE水平升高的關(guān)系，RAGE水平可能是預(yù)測ARDS患者死亡率的潛在指標(biāo)。

1.3 表面活性蛋白B（SP-B）是一種肺特異性蛋白，由肺上皮Ⅱ型細(xì)胞分泌到肺泡中，使血液循環(huán)中的SP-B增高。Bersten 等[7]研究發(fā)現(xiàn)SP-B水平升高可以預(yù)測急性低氧性呼吸衰竭患者ARDS的發(fā)展，對于遭受直接肺部損傷的患者，血漿表面活性蛋白-B在預(yù)測ARDS(曲線下面積=0.87[0.72-1.02])，其敏感性高達(dá)85%(95%CI：55-98%)，特異性高達(dá)78%(40-97%)，達(dá)到了較為理想的水平。Doyle等[8]研究發(fā)現(xiàn)具有免疫反應(yīng)性的SP-B比SP-A更容易進(jìn)入血液，血漿SP-B與氧合指數(shù)和靜態(tài)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性呈顯著負(fù)相關(guān)性，可以作為肺部創(chuàng)傷的指標(biāo)。

1.4 克拉拉細(xì)胞蛋白（CC16）是一種主要由遠(yuǎn)端呼吸道或末端細(xì)支氣管中的Club細(xì)胞產(chǎn)生和分泌的抗炎蛋白，血清CC16幾乎完全來自呼吸道，因此存在肺特異性。Lin等[9]的回顧性觀察性發(fā)現(xiàn)，與非ATDS患者相比，ARDS患者血清CC16水平升高，ROC分析顯示臨界值為33.3ng/mL時，靈敏度和特異性為90.4%和79.8%。并且CC16水平與ARDS的嚴(yán)重程度相關(guān)。同樣，Jorens PG等[10]的研究發(fā)現(xiàn)ARDS患者的血清和BALF中CC16水平均升高，與患者死亡率增加關(guān)系緊密。CC16可作為診斷ARDS和判斷預(yù)后的潛在生物學(xué)標(biāo)記物。Wutzler S等[11]發(fā)現(xiàn)與非ARDS患者和健康對照組相比，創(chuàng)傷相關(guān)ARDS中嚴(yán)重肺損傷的外傷患者中CC16的血清水平升高顯著，此外CC16升高的程度與肺挫傷的體積也具有一定的相關(guān)性。

2 血管內(nèi)皮細(xì)胞

2.1 血管性血友病因子（vWF）是主要由內(nèi)皮細(xì)胞合成的大分子糖蛋白，具有調(diào)節(jié)血小板黏附、聚集和發(fā)揮Ⅷ因子載體蛋白的作用，內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生破壞之前vWF即可釋放入血液循環(huán)，血漿中vWF水平對細(xì)胞受損程度具有參考價(jià)值。El等[12]在40例ALI患兒和40例健康兒童的研究中發(fā)現(xiàn)，vWF在患兒組顯著升高，并且vWF預(yù)測患兒死亡率具有較高的敏感性（94.2%）和特異性（83.1%）。血漿VWF水平與ALI/ARDS患兒預(yù)后的密切相關(guān)。Ware Lorraine等[13]研究發(fā)現(xiàn)無論患者是否患有膿毒癥，死亡的ARDS患者中，內(nèi)皮激活和損傷的程度越重，VWF水平越高，患者的預(yù)后越差。

2.2 細(xì)胞間粘附分子-1（ICAM-1）是由內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的一種介導(dǎo)黏附反應(yīng)的免疫球蛋白分子，分為膜表面分子和可溶性兩種類型，在機(jī)體炎癥反應(yīng)過程促進(jìn)免疫細(xì)胞游走向炎癥部位的浸潤。Samransamruajkit等[14]研究發(fā)現(xiàn)，與存活組相比，死亡患者血漿sICAM-1水平升高，提示ARDS預(yù)后不良與上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞損傷程度有關(guān)。同時，Calfee等[15]研究報(bào)道ALI患者血漿和肺泡灌洗液中可溶性ICAM-1水平均高于靜水性肺水腫患者。較高的血漿可溶性ICAM-1水平和隨時間增加的可溶性ICAM-1水平與ALI的不良臨床結(jié)局相關(guān)。可溶性ICAM-1水平可能成為識別ALI預(yù)后不良的標(biāo)志物。

2.3 多配體蛋白聚糖-1（Syndecan-1）在跨膜硫酸乙酰肝素蛋白聚糖家族成員中研究最為廣泛。Syndecan-1在內(nèi)皮表面層豐富，可以作為內(nèi)皮糖降解的標(biāo)記物。Murphy等[16]研究發(fā)現(xiàn)在非肺源性膿毒癥患者中syndecan-1水平與ARDS相關(guān)，膿毒癥患者Syndecan-1水平的測量可能有助于識別器官功能障礙和死亡的高危患者。Inagawa等[17]對膿毒癥小鼠的研究發(fā)現(xiàn)膿毒癥肺組織中syndecan-1水平顯著降低，肺內(nèi)皮細(xì)胞糖萼明顯破壞。這一發(fā)現(xiàn)表明糖萼的破壞與膿毒癥引起的ARDS所特有的微血管內(nèi)皮功能障礙有因果關(guān)系。由此可見，檢測循環(huán)中Syndecan-1水平有望成為ARDS患者嚴(yán)重程度的標(biāo)記物。

2.4 促血管生成素（Ang）是一種血管形成因子，目前已發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)4種，即Ang-1，2，3，4，其中Ang-2研究廣泛，Ang-2在炎癥反應(yīng)中表達(dá)增多，主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和分泌，增加血管通透性。Li等[18]的一項(xiàng)meta分析研究發(fā)現(xiàn)在ARDS患者中，基線Ang-2水平較高的患者具有更高的死亡風(fēng)險(xiǎn)。循環(huán)Ang-2水平可以作為獨(dú)立預(yù)測ARDS患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)記物。葉等[19]研究發(fā)現(xiàn)，ARDS患者Ang-2水平與非ARDS患者相比顯著升高，對重癥患者發(fā)生 ARDS 的診斷具有較高敏感度為65.8%和特異度 66.0%，與CC16聯(lián)合可進(jìn)一步提高診斷ARDS的靈敏度和特異度。綜上所述，Ang-2水平對ARDS患者診斷和預(yù)后具有應(yīng)用價(jià)值。

3 炎癥標(biāo)志物

3.1 白細(xì)胞介素-6（IL-6）是多種炎性細(xì)胞（單核巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞產(chǎn)生、輔助型T細(xì)胞2、血管內(nèi)皮細(xì)胞）產(chǎn)生的趨化細(xì)胞因子。具有促進(jìn)淋巴細(xì)胞的增殖，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，參與急性期反應(yīng)的作用。Aisiku等[20]一項(xiàng)納入200名重型顱腦損傷的患者發(fā)現(xiàn)，血漿促炎因子IL-6與急性呼吸窘迫綜合征發(fā)生相關(guān)且具有潛在預(yù)測作用。Parsons等[21]多中心研究發(fā)現(xiàn)急性肺損傷患者血漿IL-6水平與發(fā)病率、病死率相關(guān)，炎癥的嚴(yán)重程度隨臨床危險(xiǎn)因素的不同而不同，IL-6水平可作為評估ARDS患者炎癥程度的標(biāo)記物。

3.2 白細(xì)胞介素-8（IL-8）主要由單核-巨噬細(xì)胞分泌的一種細(xì)胞免疫因子,可趨化多種免疫細(xì)胞。趨化并激活中性粒細(xì)胞、促進(jìn)炎癥介質(zhì)釋放、介導(dǎo)細(xì)胞毒性反應(yīng)和局部炎癥免疫反應(yīng),促進(jìn)溶酶體酶激活。鄭等[22]研究發(fā)現(xiàn)，隨著疾病嚴(yán)重程度的加重，IL-8水平依次升高，提示IL-8水平對ARDS病情嚴(yán)重程度具有良好的預(yù)測價(jià)值。郎等[23]對研究報(bào)道，ARDS患者IL-8水平與對照組相比在創(chuàng)傷后1周內(nèi)顯著升高，創(chuàng)傷后死亡的ARDS患者比存活者IL-8水平更高。血清IL-8均值與創(chuàng)傷嚴(yán)重程度評分表呈顯著正相關(guān)。提示IL-8對ARDS病情嚴(yán)重程度及預(yù)后具有預(yù)測價(jià)值。

3.3 白細(xì)胞介素-1（IL-1）是由上皮細(xì)胞，巨噬細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞，內(nèi)皮細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的高度促炎性細(xì)胞因子，具有廣泛的生物學(xué)功能，主要集中在炎癥過程的產(chǎn)生和維持上。著名的成員主要有IL-1α，IL-1β和IL-1Ra（受體拮抗劑）。呂等[24]一項(xiàng)前瞻性對照研究發(fā)現(xiàn)，與中度ARDS組比較，重度ARDS組IL-1β血漿水平明顯升高；同時，與存活組比較，死亡組IL-1β血漿水平亦顯著升高。提示IL-1β水平對ARDS嚴(yán)重程度具有參考價(jià)值而且可以預(yù)測ARDS預(yù)后。張等[25]的研究也發(fā)現(xiàn)死亡組IL-1β水平顯著高于存活組，提示IL-1β可能是ARDS病情嚴(yán)重程度的預(yù)測標(biāo)記物。

3.4 腫瘤壞死因子α（TNF-α）是TNF超家族中研究最多的多效性細(xì)胞因子。在病理生理?xiàng)l件下，高水平的TNF-α產(chǎn)生會導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的發(fā)展，而炎癥反應(yīng)是許多疾病的標(biāo)志。TNF-α是始動級聯(lián)炎癥反應(yīng)的重要因子,具有廣泛生物功能，同時在免疫調(diào)節(jié)中也發(fā)揮著重要作用。甘等[26]對30例高?；颊哐芯堪l(fā)現(xiàn)最終發(fā)展為ARDS組患者TNF-α水平升高，存活組與死亡組TNF-α水平無明顯差異，提示TNF-α水平可以作為預(yù)測高危患者發(fā)展為ARDS的早期標(biāo)志物。鄭等[22]在一項(xiàng)回顧性研究中發(fā)現(xiàn)TNF-α水平可以早期預(yù)測ARDS的病情進(jìn)展。

3.5 中性粒細(xì)胞外陷阱(NETs)是中性粒細(xì)胞胞核染色質(zhì)釋放到胞外的一種具有生物活性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其上面具有多種組蛋白，具有殺菌活性，在固有免疫中發(fā)揮重要作用。Ojima等[27]研究了3例ARDS患者氣管抽吸物中NETs的變化發(fā)現(xiàn)，不論是肺內(nèi)或肺外因素導(dǎo)致ARDS，其氣管抽吸物中均可觀察到NETs的形成，NETs形成的數(shù)量與臨床病情嚴(yán)重程度相一致。Bendib等[28]的一項(xiàng)單中心研究發(fā)現(xiàn)，ARDS組患者支氣管肺泡NETs濃度高于對照組，但是NETs濃度和患者死亡率和機(jī)械通氣時間無明顯相關(guān)性。提示NETs可能成為ARDS診斷的標(biāo)志物，是否能預(yù)測患者預(yù)后還需要進(jìn)一步的臨床研究。

4 凝血和纖溶標(biāo)記物

4.1 蛋白質(zhì)C（PC）也被稱為自身凝血酶原IIA和凝血因子XIX，是一種血清絲氨酸蛋白酶酶原,其活化形式活化蛋白質(zhì)C(aPC)與內(nèi)皮細(xì)胞EPCR結(jié)合后，通過降低血管通透性,減少炎癥細(xì)胞浸潤和炎癥因子釋放，發(fā)揮抗凝血作用和細(xì)胞保護(hù)作用。夏等[29]報(bào)道，ARDS病人蛋白C活性明顯下降，ROC曲線分析顯示蛋白C預(yù)測ALI/ARDS的準(zhǔn)確性較好。Ware等[30]對8項(xiàng)生物學(xué)指標(biāo)蛋白C、血管性血友病因子抗原、腫瘤壞死因子受體-1、表面活性蛋白D、IL-6、IL-8、細(xì)胞間黏附分子-1、纖溶酶原激活物抑制物-1和臨床相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合研究發(fā)現(xiàn),與單獨(dú)指標(biāo)相比，指標(biāo)的聯(lián)合應(yīng)用具有更高的預(yù)測價(jià)值。

4.2 纖溶酶原激活物抑制劑（PAI）包括四種類型，而PAI-1是組織型纖溶酶原激活物（t-PA）和尿激酶型纖溶酶原激活物（u-PA）的主要抑制劑，屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族，多種細(xì)胞如血管內(nèi)皮細(xì)胞、巨核細(xì)胞均可產(chǎn)生，主要貯存于血小板顆粒中，激活血小板時大量釋放入血，增強(qiáng)血塊的穩(wěn)定性有利于止血。Koyama等[31]研究發(fā)現(xiàn)，與特發(fā)性或免疫相關(guān)疾病ARDS患者相比，具有直接共同危險(xiǎn)因子的ARDS患者，PAI-1水平顯著升高。提示PAI-1可能作為區(qū)分ARDS亞型的生物學(xué)標(biāo)志物。Yadav等[32]對擇期胸部、主動脈血管或心臟手術(shù)的成年人的病例對照研究發(fā)現(xiàn)，ARDS組的基礎(chǔ)纖溶酶原激活物抑制物-1水平較高。提示纖溶酶原激活物-1可能有助于預(yù)測術(shù)后ARDS的發(fā)展。

5 凋亡標(biāo)記物

Fas/FasL系統(tǒng)可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，介導(dǎo)免疫系統(tǒng)。細(xì)胞凋亡在ALI、ARDS的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。Fas是一種糖蛋白，F(xiàn)asL為Fas配體，兩者結(jié)合后可在細(xì)胞內(nèi)形成死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物，介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Albertine等[33]研究發(fā)現(xiàn)，ALI或ARDS患者肺水腫液中可溶性Fas和可溶性Fas L均顯著高于對照組。較高的可溶性Fas濃度與較差的臨床結(jié)果相關(guān)。提示Fas/FasL對ARDS患者預(yù)后具有一定參考價(jià)值。Thakkar等[34]對小鼠肺內(nèi)注射FasL siRNA的研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)as配體的局部（即自分泌/旁分泌）抑制減輕了肺組織中炎癥細(xì)胞因子，提示FasL在局部組織中具有肺內(nèi)的病理影響，F(xiàn)asL可能是有價(jià)值的肺部治療靶標(biāo)。

6 總結(jié)與展望

生物標(biāo)志物的研究對ARDS疾病的認(rèn)識有著重要意義，生物標(biāo)志物可用于早期診斷、預(yù)測預(yù)后、識別ARDS亞型，評估治療效果，目前通過對肺泡灌洗液、肺呼出氣體、肺組織以及血液應(yīng)用基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)等生物學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)幾十種標(biāo)記物，部分標(biāo)記物對ARDS的診斷和與預(yù)后具有較高的預(yù)測價(jià)值。但是目前還沒有應(yīng)用于臨床的生物標(biāo)記物，相信隨著生物學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類對ARDS的發(fā)病機(jī)制、亞型、治療等方面的深入研究，高度特異性和靈敏度的標(biāo)志物將會應(yīng)用于臨床，指導(dǎo)治療、降低病死率、改善患者預(yù)后。