急性呼吸窘迫综合征肺毛细血管内皮细胞损伤的生物标志物研究进展

1、急性呼吸窘迫综合征肺毛细血管内皮细胞损伤的生物标志物研究进展急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是各种肺内肺外因素所致的弥漫性肺泡损伤及炎症，引起肺通透性增加、富含蛋白质水肿液在肺间质聚集、血管外肺水含量增加，进而发展为以顽固性低氧血症为显著特征的临床综合征。严重ARDS患者的病死率高达46%，已成为世界性公共卫生问题。肺毛细血管内皮细胞数量约占肺组织细胞总数的20%-30%，在调节肺血管张力、维持肺泡-肺毛细血管膜屏障功能和完整性等多方面发挥重要作用。肺毛细血管内皮细胞既是ARDS炎症反应的靶细胞，也是重要的效应细胞。ARDS

2、早期（数小时或数天内）肺毛细血管内皮细胞损伤分泌大量生物标志物，但目前尚无利用相关标志物诊断ARDS或评估预后的系统分析或总结。因此，本文对肺毛细血管内皮细胞损伤常见标志物的产生机制，诊断、预后评估价值进行综述，以期为临床医生识别、评估ARDS患者病情严重程度及预后提供参考借鉴。1常见肺毛细血管内皮细胞损伤标志物血管通透性增高，肺毛细血管内皮细胞屏障破坏在ARDS发生发展过程中起关键作用。ARDS早期，活化的炎症细胞及其释放的介质损伤内皮细胞间紧密连接蛋白，细胞间隙增大。黏附分子等促炎因子分泌增多，促进白细胞的聚集和迁移，导致血液富含蛋白质的液体和活化的炎症细胞在肺泡内积聚。此时，可在血浆和支

3、气管肺泡灌洗液检测到多种生物标志物。1.1可溶性细胞间黏附分子-1可溶性细胞间黏附分子-1（soluble intracellular cell adhesion molecule 1，sICAM-1）是免疫球蛋白超家族的成员。sICAM-1主要由肺毛细血管内皮细胞表达，分布于细胞表面，是肺毛细血管内皮细胞完整性的标志。该分子是免疫球蛋白样的细胞表面蛋白，介导白细胞与白细胞以及白细胞与其他细胞之间的黏附作用。作为肺毛细血管内皮细胞分泌的黏附分子，sICAM-1在中性粒细胞募集和促进中性粒细胞向肺内转运过程中发挥关键作用。近年多项研究报道ARDS期间血浆sICAM-1的表达急剧增加，且与ARDS

4、不良预后相关。一项多中心前瞻性观察性研究发现，在ARDS患者中，入院前三天血浆sICAM-1水平升高与患者死亡风险正相关。Flori HR等的研究则发现，血浆sICAM-1水平与ARDS患者病死率和机械通气之间有密切关系，sICAM-1水平越高，患者病死率越高，机械通气时间越长。此外，在需要高频振荡通气的ARDS儿童中，对肺复张无反应的儿童血浆sICAM-1水平较高。在脂多糖气管内给药诱导的大鼠肺损伤模型中，使用sICAM-1分子单克隆抗体预处理，可减轻肺组织白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）所致的炎症效应。因此，sICAM-1升高可作为ARDS患者不良预后的标志物，为临床

5、医师早期评估患者预后提供参考依据，而sICAM-1分子抗体还有望成为治疗ARDS的备选药物。1.2选择素选择素是细胞黏附分子家族的一类单链跨膜糖蛋白，包括E-选择素、P-选择素和L-选择素。其中，E-选择素与P-选择素均能在内皮细胞表达，因此被称为血管选择素。E-选择素主要由皮肤和骨髓微血管内皮细胞分泌。当肺毛细血管内皮细胞受肿瘤坏死因子-（tumor necrosis factor-，TNF-）与IL-1刺激时，亦可合成分泌E-选择素。肺毛细血管内皮细胞表面的E-选择素可通过与白细胞表面的唾液酸岩藻糖基化的聚糖决定簇结合而使其牢固地黏附于肺毛细血管内皮细胞周围，进而激活整联蛋白，促进白细胞的

6、跨膜迁移；此外，E-选择素还能明显减缓白细胞滚动速度，进而使更多的白细胞发生黏附。生理状态下，肺毛细血管内皮细胞的Weibel-Palade小体中少量表达P-选择素。当ARDS发生时，受组织胺、凝血酶等刺激后，P-选择素迅速在细胞膜表面表达，进而与白细胞上的P-选择素糖蛋白配体-1（P-selectin glycoprotein ligand-1，PSGL-1）结合，捕获白细胞并促进白细胞滚动，参与白细胞的初始内皮黏附过程。Bime等发现P-选择素配体基因（selectin P ligand gene，SELPLG）是非洲裔美国患者发生ARDS的危险因素；Donnelly与Sakamaki等研

7、究发现，ARDS患者血浆中E-选择素和P-选择素水平均明显升高。同样地，Al-Biltagi等研究表明，ARDS患者血浆E-选择素水平高于对照组，且入院第7天血浆E-选择素高于302 ng/mL的患者死亡风险更高。虽然E-选择素与P-选择素储存部位以及结合配体不同，但是两者在ARDS发生后均参与肺毛细血管内皮细胞识别和促进白细胞的迁移过程。因此，E-选择素和P-选择素与ARDS炎症的发生发展过程密切相关，既是预测ARDS发生的危险因素，也可能是影响患者预后的危险因素。1.3血管紧张素-2血管紧张素（angiogenin）是血管生长因子家族的成员之一，主要参与血管生成的信号传导和调控。常见的血管

8、紧张素包括血管紧张素-1（angiogenin-1，Ang-1）、血管紧张素-2（angiogenin-2，Ang-2）、血管紧张素-3（angiogenin-3，Ang-3）和血管紧张素-4（angiogenin-4，Ang-4）。Ang-l是蛋白质酪氨酸激酶受体家族中Tie2受体的配体，在炎症过程中有助于稳定肺毛细血管内皮细胞，抑制白细胞黏附，从而降低血管通透性；Ang-2则是一种由毛细血管内皮细胞产生的分泌型寡聚糖蛋白，可通过竞争抑制Ang-1引起的Tie2磷酸化，促进白细胞黏附，加剧炎症反应。与此同时，Ang-2还可增加血管内皮生长因子的敏感性，破坏血管结构的稳定性，导致血管通透性增强

9、。Reilly等前瞻性纳入703例脓毒症患者，测定入院时血浆Ang-2水平，结果表明血浆Ang-2浓度升高是ARDS发生的高危因素（OR=1.59，95%CI: 1.351.88）。同样地，Ganter等在创伤性肺损伤的患者研究中也发现，血浆Ang-2水平与创伤的严重程度和组织低灌注正相关，并且Ang-2水平越高，其发生急性肺损伤的可能性越大。近年研究发现，ARDS患者循环中Ang-2水平与其病死率呈正相关。而Calfee CS在液体复苏的研究中证实Ang-2可用于液体复苏效果的评价，即保守的液体复苏策略可降低Ang-2水平，从而改善ARDS患者预后，降低其病死率。综上，可以认为Ang-2是预

10、测ARDS发生的重要标志物，同时也是影响ARDS患者病死率的独立危险因素。1.4血管性假血友病因子血管性假血友病因子（von Willebrand factor，vWF）是主要由肺毛细血管内皮细胞合成的一种大分子多聚体糖蛋白，以多聚体或超大多聚体形式直接分泌或者存储于Weibel-Palade小体中。vWF包含多个重复结构域，包括A1糖蛋白结构域与A3结合胶原结构域。vWF黏附于内皮下胶原或暴露在高剪切力条件下激活，A1、A3结构域将血小板捕获到肺毛细血管损伤部位的细胞基质上，从而启动血栓形成过程。ARDS发生后，肺毛细血管内皮细胞受损，大量vWF释放进入血液循环，血浆vWF水平升高，与血小板

11、、胶原蛋白结合形成血栓而影响微循环。Kraisin等利用伯氏疟原虫感染小鼠构建ARDS模型，研究发现ARDS组小鼠血浆vWF水平升高，而敲除vWF基因组小鼠的存活时间较野生型小鼠短。Rubin等对45名非肺源性感染的脓毒症患者进行前瞻性观察性研究的结果发现，血浆vWF抗原浓度大于4.5倍对照组浓度结合器官功能不全表现预测ARDS的阳性预测值为80%。Afshar等纳入113例单纯烧伤或吸入性损伤患者的前瞻性多中心观察性研究结果表明：伤后24 h内血浆vWF-A2浓度是预测ARDS患者预后的独立危险因素（AUC 0.89，95%CI: 0.820.95）。另有研究提示，血浆vWF水平升高与机械通

12、气时间延长、死亡相关。可见，vWF可作为评估ARDS预后不良的生物标志物。1.5内皮细胞特异性分子-1内皮细胞特异性分子-1（endothelial cell-specific molecule-1，ESM-1）可由激活的肺毛细血管内皮细胞大量表达的一种蛋白多糖。在炎症刺激、细胞黏附分子相互作用的情况下，ESM-1可释放至循环中，进而通过抑制淋巴细胞功能相关抗原-1/ICAM-1通路而减少白细胞黏附，减轻炎症反应。TNF-、IL-1等细胞因子的释放可上调ESM-1表达。ARDS患者ESM-1水平升高，病死率也会相应增高。Tang等通过一项多中心前瞻性观察性研究证实，ARDS患者入院24 h内血

13、浆ESM-1水平是预测住院病死率的独立危险因素（AUC 0.715，95%CI: 0.5550.875）。在另一项纳入90例ARDS患者的单中心前瞻性观察性研究中发现，预后不良组患者血浆ESM-1水平显著高于预后良好组。上述研究提示：ESM-1水平越高，ARDS患者预后越差，ESM-1升高是ARDS预后不良的危险因素。1.6多配体蛋白聚糖-1肺毛细血管内皮细胞管腔侧表面覆盖着一层多糖包被，其核心成分是多配体蛋白聚糖-1（syndecan-1），它可与细胞骨架直接连接，形成负电荷屏障阻止血液中细胞与肺毛细血管内皮细胞直接接触，减轻有害成分对肺毛细血管内皮细胞的直接损害。发生ARDS时，肺毛细血管

14、内皮细胞多糖蛋白复合物结构破坏后，syndecan-1脱落而进入血液循环，其水平与肺毛细血管内皮细胞损伤程度相关。Inagawa等在脂多糖诱导的肺损伤小鼠模型的研究中发现，与Sham组小鼠相比，ARDS组小鼠肺组织毛细血管内皮多糖包被结构严重破坏，表现为组织结构的脱落和凝结，而syndecan-1表达水平显著升高。Murphy等在一项纳入262例ICU脓毒症患者的单中心回顾性观察性研究中发现，非肺源性脓毒症患者入院第2天血浆syndecan-1水平与ARDS发生呈正相关。可见，血浆syndecan-1水平具备预测非肺源性脓毒症患者发生ARDS的潜能。2小结与展望总之，ARDS肺毛细血管内皮细胞相关的生物标志物种类繁多、功能