多糖包被在急性呼吸窘迫綜合征發(fā)生、診斷及治療中的作用研究進展

劉文麗，劉慶括，董金燕，文宇奇，劉委宏，劉陽，郝浩

1 山東中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院，濟南 250014；2 山東中醫(yī)藥大學第二臨床醫(yī)學院；3 山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學科

急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是重癥監(jiān)護室常見的危重癥。研究發(fā)現(xiàn)，ARDS的患者數(shù)量占ICU患者數(shù)量的10.4%，病死率達40%［1］。而且在COVID-19大流行的環(huán)境下，ARDS的發(fā)病率可能更高。因此，探究ARDS的發(fā)病機制及新的治療方法刻不容緩。機體失控的炎癥反應是引發(fā)ARDS的根本原因，廣泛肺水腫和肺泡塌陷是ARDS病理改變的基礎。炎癥細胞聚集和活化可導致肺血管內皮細胞、細胞間緊密連接及肺泡上皮細胞被破壞，從而引發(fā)纖維素滲出、肺實變、肺不張、肺間質水腫等病理改變，是造成ARDS的直接原因［2］。多糖包被是肺血管內皮細胞和肺泡上皮細胞表面基質的重要組成部分，是位于內皮細胞腔面的一層復雜的網狀屏障性結構，即內皮表面層，由核心蛋白和糖胺聚糖側鏈構成。核心蛋白由蛋白聚糖和糖蛋白組成，蛋白聚糖最主要的成分是多配體聚糖，糖胺聚糖側鏈包括硫酸乙酰肝素（HS）、硫酸軟骨素（CS）、透明質酸（HA）和硫酸角質素等。多糖包被廣泛存在于心臟、肺臟、腎臟等組織器官的血管內皮細胞中，具有調節(jié)白細胞黏附、抑制血栓形成、維持細胞骨架、減少氧化應激、選擇性濾過、維持正常血管內外的膠體滲透壓等作用，從而保護細胞的結構和功能，調節(jié)血管通透性，維持內皮屏障［3］。多糖包被在肺部具有兩種特異性作用：①調節(jié)表面活性物質及影響血管張力，促進Ⅱ型肺泡上皮（ATⅡ）細胞更新和修復、感受流體切應力，誘導細胞內信號產生、調節(jié)內皮細胞NO釋放，從而進一步調節(jié)血管通透性［4］。②多糖包被中的HA可包裹肺巨噬細胞并促進其存活，從而保證肺泡的清除和防御功能［5］。ARDS發(fā)病時多糖包被的破壞將打破機體損傷與防御的平衡，激活炎癥反應，導致肺功能損傷，從而引發(fā)全身多器官功能衰竭。本研究對多糖包被在ARDS發(fā)生、診斷、病情判斷及治療中的作用作一綜述，為臨床治療ARDS提供重要思路。

1 多糖包被在ARDS發(fā)生中的作用

在ARDS的發(fā)生過程中，有大量細胞因子和促炎介質形成。促炎癥細胞因子常刺激肺內巨噬細胞進一步釋放組胺、蛋白酶、肝素酶等，這些物質會引起多糖包被的降解，而多糖包被的降解會暴露細胞膜表面黏附分子，脫落的HS能夠趨化性吸引白細胞，促進其在炎癥部位的聚集，與肺組織損害之間形成惡性循環(huán)［6］。多糖包被組分丟失輕者表現(xiàn)為HS和CS裂解，重者表現(xiàn)為核心蛋白及其糖胺聚糖側鏈的完全丟失。一項通過內毒素（LPS）誘導小鼠血管內皮細胞多糖包被及肺泡上皮細胞多糖包被脫落的實驗發(fā)現(xiàn)，LPS誘導的小鼠ARDS可導致肺血管內皮細胞及肺泡上皮多糖包被的降解，肺泡HS和多配體蛋白聚糖1（Syndecan-1）表達降低了42%［7］。另一項研究通過LPS誘導小鼠肺損傷，采用肝素酶Ⅰ/Ⅲ降解肺泡上皮HS和CS，并與強力霉素治療進行對比，結果顯示肺泡上皮HS降解與肺泡通透性增加以及炎癥程度均呈正相關關系，但不是惟一的影響因素，提示HS的降解可能參與肺泡屏障通透性增加及肺水腫形成［8］。ARDS會造成多糖包被的降解，多糖包被的彌漫性和持續(xù)性損傷會導致廣泛的內皮功能障礙、通透性改變，以及阻礙氧氣和營養(yǎng)物質輸送到細胞，進而加重ARDS病情［9］。造成多糖包被降解的機制有：①ARDS的炎癥反應介導多糖包被功能受損。已有研究證明，腫瘤壞死因子α（TNF-α）、活性氧自由基/活性氮自由基、蛋白酶、細菌脂多糖等均會引起多糖包被的降解［10-12］。研究顯示，ARDS患者血漿糖胺聚糖片段、乙酰肝素酶水平均較正常人升高，這說明多糖包被降解與炎癥反應的嚴重程度和血管內皮通透性存在正相關關系［13］。②缺氧、缺血和低灌注均會破壞多糖包被［14］。在患有全身或局部缺血患者的血漿中，多糖包被的主要成分Syndecan-1和HS水平升高［15］，缺血再灌注損傷會迅速改變多糖包被的厚度及均勻度［16］。③酶解反應。RUBIOGAYOSSO等［17］研究表明，由缺血再灌注損傷引起的多糖包被降解是由活性氧介導的，而活性氧是一種可以和多糖包被結合的酶。除此之外，肝素酶、神經氨酸酶或鏈霉蛋白酶均會引起多糖包被降解，由血小板或炎癥細胞產生的乙酰肝素酶也可以降解多糖包被，甚至在ARDS的發(fā)生發(fā)展過程中形成惡性循環(huán)［15］。

2 多糖包被在ARDS診斷及病情判斷中的作用

多糖包被降解被認為是影響ARDS加重的決定性因素。HA、HS、CS、Syndecan-1等水平改變及變化程度可體現(xiàn)多糖包被的破壞程度及改善程度，同時也與炎癥反應、內皮損傷、凝血紊亂、血管通透性等存在相關關系［18-19］。已有動物實驗證實，ADRS動物模型血液中反映多糖包被損傷的生物指標如HA、Syndecan-1、硫酸乙酰肝素1水平均升高［18-19］。在全身性炎癥和急重癥疾病患者體液中可檢測到多糖包被的脫落成分，在ARDS患者血液中可檢測到多糖包被的降解產物，如HA、Syndecan-1、硫酸類肝素含量明顯升高，且在直接肺損傷與間接肺損傷導致ARDS的患者中存在差異［19-20］。臨床研究表明，多糖包被與ARDS患者器官功能障礙、嚴重程度和病死率甚至預后明顯相關［21］。血漿Syndecan-1水平與炎癥反應、凝血功能紊亂程度均呈正相關關系，且是患者預后的獨立預測因子［22］；而升高的血漿HA水平可能是肺損傷的生物學標志物，并與患者的機械通氣時間呈正相關關系［19］。這些研究證明，臨床上可通過檢測患者體液中多糖包被的脫落成分來預估ARDS的嚴重程度。ARDS患者血漿多糖包被降解后成分含量明顯升高，且與ARDS的嚴重程度呈正相關關系。因此，血漿多糖包被脫落產物如HA、HS、CS、Syndecan-1可作為ARDS診斷、病情判斷的相關指標［13］。

3 ARDS治療中的多糖包被保護策略

多糖包被與ARDS的發(fā)生發(fā)展關系密切，在ARDS早期保護多糖包被可以避免后期發(fā)生多臟器損害。積極的液體管理、抗炎治療、補充血漿蛋白、使用各種酶抑制劑、控制血糖、直接補充人工合成多糖包被和多糖成分、外源性超氧化物歧化酶—過氧化氫酶、抗氧化劑的應用等均可以直接保護多糖包被成分，或是通過改善多糖包被內環(huán)境來保護多糖包被，從而在ARDS的治療過程中取得了一定效果。

3.1 積極的液體管理 積極的液體管理對于改善ARDS患者的肺水腫具有重要的臨床意義［23］。過量輸注液體會影響膠體滲透壓，并且造成多糖包被的破壞。液體過負荷和快速給予晶體或膠體液體補液會導致血液和血漿蛋白成分被稀釋，使多糖包被屏障變薄且稀疏，在外力作用下更易脫落［24］。

3.2 抗炎治療 糖皮質激素（如氫化可的松、甲潑尼龍等）具有較好的抗炎作用［25］，可抑制低灌注后HA、Syndecan-1、硫酸乙酰肝素水平降低，使炎癥因子釋放減少，從而減輕炎癥反應對多糖包被的破壞。動物實驗表明，糖皮質激素可以減少由TNF-α引起的組織水腫形成和多糖包被脫落［26］。

3.3 補充血漿蛋白 研究證明，低蛋白血癥會引起ARDS患者病情加重、病死率升高［23］。輸注白蛋白可提高膠體滲透壓，增強多糖包被的機械穩(wěn)定性，減少白細胞黏附，減輕ARDS患者缺血再灌注損傷引起的多糖包被降解，從而對多糖包被發(fā)揮保護作用［27］。

3.4 使用各種酶抑制劑 ①肝素類藥物和抗凝劑：除了抗凝作用外，此類藥物可通過拮抗蛋白毒性、抑制肝素酶、抑制基質金屬蛋白酶9（MMP-9）等途徑，來抑制炎癥因子的產生和釋放，從而保護多糖包被、降低血管通透性［28］。②TNF-α抑制劑（如依那西普）：該類藥物可作用于TNF-α轉化酶，從而發(fā)揮抑制效果，減輕炎癥反應，從而減輕LPS介導的多糖包被組分脫落。③蛋白酶抑制劑（如多西環(huán)素、抗凝血酶Ⅲ）：該類藥物可減輕炎癥反應和缺血再灌注損傷引發(fā)的多糖包被降解。

3.5 控制血糖 血糖會刺激多糖包被的脫落，糖尿病患者血漿HA和透明質酸酶水平明顯升高，而控制血糖后活性氧明顯減少，多糖包被的氧化損傷也明顯減輕［29］。

3.6 直接補充人工合成的多糖包被和多糖成分

已有工藝研發(fā)納米級糖材料，即通過“精確多糖包被編輯”來合成糖材料，用以補充多糖包被的成分和功能。研究表明，人工合成的硫酸乙酰肝素可恢復被破壞的多糖包被，而外源性透明質酸（HMW-HA）具有恢復受損多糖包被功能和增強內皮多糖（EG）屏障完整性的作用［30］。

3.7 外源性超氧化物歧化酶—過氧化氫酶 此類藥物可以快速抑制超氧自由基，殺死細菌，減輕內皮細胞表面損傷［31］。

3.8 抗氧化劑 HA降解產物可以誘導活性氧產生，VANDENBERG等［32］發(fā)現(xiàn)輸注抗氧化劑N-乙酰半胱氨酸和丙半胱氨酸能夠抑制高血糖誘導的多糖包被脫落。

綜上所述，多糖包被脫落會破壞細胞間的緊密連接，增加肺泡—毛細血管通透性，從而引發(fā)肺水腫，加重患者病情，導致病死率升高；多糖包被可能成為診斷ARDS和判定病情嚴重程度的生物標志物，保護多糖包被可能成為臨床治療ARDS的新方向。多糖包被可作為ARDS診斷、病情判斷以及預后評價的生物學指標，同時為ARDS的治療提供了新思路。