抗膽堿能藥物防治急性肺損傷研究進展

牟 敏，吳剛明，孫廣運

(瀘州醫學院附屬醫院麻醉科，四川 瀘州 646000)

急性肺損傷(Acute lung injury，ALI)是指機體在各種直接或間接致傷因素(如嚴重感染、休克、誤吸、創傷等)作用下，引起的以肺泡—毛細血管膜通透性增加為特征的肺部炎癥綜合征，其發病急而兇險，嚴重時可以發展為急性呼吸窘迫綜合征(Acute respiratory distress syndrome，ARDS)[1]。目前，關于 ALI的研究仍是醫學界一大熱點，雖取得了一定的成績，但仍然沒有有效的治療手段，ALI和ARDS的病死率仍居高不下(40%～60%)[2]。因此，進一步探索和深入研究ALI/ARDS的發病機制和病理生理，積極尋求有效的預防和治療手段具有非常重要的意義。近年來，隨著細胞學和分子學的發展，研究發現人體內廣泛分布著神經性乙酰膽堿系統和非神經性乙酰膽堿系統(Non-neuronal acetylcholine system,NNAs)，各自發揮不同的重要的生物學、生理學、病理學以及藥理學的作用[3]。目前，在臨床上，應用抗膽堿能藥物作為ALI/ARDS治療的輔助手段之一，已取得了一些較好的成績，研究表明[4]，抗膽堿能藥可有效抑制中性粒細胞(PMN)等效應細胞的活化，減少炎性因子(IL-1 IL-6 IL-8等)的釋放，減輕多種原因引起的急性肺損傷。本文主要就近年來抗膽堿能藥在治療急性肺損傷中的進展做一綜述。

1 急性肺損傷的發病機制

ALI/ARDS這一概念于1967年首次提出[5]，以進行性的呼吸困難和頑固性低氧血癥為主要病理特征，并伴有彌散性肺泡——毛細血管膜通透性增加。ALI/ARDS病情危重、發病急、致病環節多而復雜，是嚴重危害人類生命健康的疾患之一，關于其發病機制目前仍然不十分明確。以往的研究認為[6]，缺血/再灌注損傷生成的大量氧自由基及其脂質過氧化作用在ALI/ARDS的發生發展過程中起到了重要的作用；近年來，越來越多的研究證明，炎癥介質及其介導的過度炎癥反應是導致ALI/ARDS的主要因素。

1.1 急性肺損傷與內毒素 內毒素是ALI/ARDS重要致病因子，其化學成分脂多糖(LPS)與其受體結合后，可以激活致炎細胞因子系統而介導機體過度炎癥反應，引起急性肺損傷、急性呼吸窘迫綜合征[7]。秦開秀等[8]研究發現，小鼠腹腔注射脂多糖后，肺組織中的IL-8、TNF-a等炎性介質均明顯升高，也有研究證實，血中LPS水平的高低可以決定ARDS發生的危險性。

1.2 急性肺損傷與炎性介質 在本質上，ALI是發生在肺內的一種過度性、失控性的炎癥反應，主要表現為多種炎性細胞的激活，多種炎性介質的釋放，共同形成的級聯放大瀑布樣的炎性反應，導致急性彌漫性肺損傷。其中，中性粒細胞(Polymorphonuclear neutrophil，PMN)、核因子-KB(NF-KB)、IL-1、IL-6、IL-8、TNF-a等在肺損傷的發生發展過程中發揮了重要的影響。

1.2.1 中性粒細胞(Polymorphonuclear neutrophil，PMN)PMN在ALI的發生過程中發揮了重要作用。PMN在各種炎性物質(如脂多糖(LPS)、腫瘤壞死因子(TNF)、白介素(IL-1)等)的刺激作用下，在肺內大量聚集、活化，釋放一系列損傷介質(如蛋白水解酶、活性氧自由基等)，引起彌漫性肺泡損害，最終導致ALI。Wang等[9]相關實驗也證實，在LPS和OA所致的急性肺損傷動物模型中，發現大量PMN在肺內聚集和浸潤。

1.2.2 核因子-KB(NF-KB)NF-KB是一種普遍存在的轉錄因子，幾乎存在于體內所有細胞，主要參與體內許多炎性細胞及炎癥介質基因轉錄調節，誘發炎癥反應，導致臟器損傷，在炎癥反應的細胞因子網絡調節中起重要作用[10]。Perkins等[11]研究發現，靜息狀態時，NF-KB與抑制蛋白I-KB結合成無活性的狀態存在于胞漿中，不具有調節基因轉錄的作用；創傷、LPS等胞外刺激能夠激活NF-KB，主要機制是蛋白激酶誘導I-KB發生磷酸化降解，I-KB/NF-KB二聚體解離，暴露NF-KB的核定位片段，NF-KB則轉移至胞核，與核內有KB序列的DNA結合，進而發揮作用。Feng等[12]發現，在給鼠腹腔注射脂多糖幾小時后發現，細胞核內核因子KB表達顯著增加，細胞漿內I-KB表達顯著減低；羅真春等[13]也通過實驗證實，在給小鼠腹腔注射LPS后l h，小鼠肺組織NF-KB的表達明顯增加并迅速達到峰值。

1.2.3 炎性因子 在分子水平上，ALl主要表現為多種炎性細胞因子的激活和多種炎癥介質的過度釋放，促炎抗炎反應失衡；致炎介質主要包括腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor，TNF)、白細胞介(Iterlenkin，IL)中的IL-1、IL-6、IL-8等。

TNF-a等細胞因子的釋放及其介導的炎癥反應在ALI的發生、發展中起重要作用[14]。TNF-a是引起ALI最重要的細胞炎性因子之一，在不同原因所致的ALI/ARDS動物模型中，均表現為TNF-a的含量升高[15-16]；脂多糖(Lipopolysaccharides，LPS)能有效刺激TNF-a的產生，研究表明[15]：在敗血癥時，用LPS刺激后，TNF-a含量明顯增多，并順次產生炎癥級聯反應。IL-1是另一種主要的促炎因子，與TNF-a一起共同啟動炎性反應[17]；幾乎所有的有核細胞都可以產生IL-1；由LPS激活的外周血單核細胞主要分泌IL-1B，IL-1B可以刺激多種趨化因子的產生，如IL-8等，在ALI/ARDS時的炎性級聯反應中占有主導位置。血液中活化的單核巨噬細胞是IL-6的主要來源,在手術，創傷、敗血癥等急性病癥和炎性介質(LPS、IL-1B和TNF-a)的刺激下，IL-6產生明顯增加；臨床研究發現[18]：在ALI/ARDS患者血清中，IL-6的含量普遍增高。IL-8主要由單核細胞、巨噬細胞等細胞產生，是LPS直接刺激產量最高的趨化因子；早期研究發現：在ARDS發生發展過程中，IL-8是誘導PMN聚集的主要趨化因子，在ALI/ARDS中也起到重要作用。

2 急性肺損傷與抗膽堿藥

大量的臨床實踐和動物實驗都已證實，ALI/ARDS的病因之一是體內乙酰膽堿大量釋放，迷走神經高度興奮，肺微血管持續痙攣，肺毛細血管通透性增加而導致的肺微循環功的急性障礙?？鼓憠A藥(山莨菪堿、長托寧等)能與M，N膽堿受體結合，抑制節后膽堿能神經支配的平滑肌與腺體生理功能，對抗乙酰膽堿和其他擬膽堿藥物的毒蕈堿樣及煙堿樣作用，能有效阻斷迷走神經效應，調節神經體液因子，改善微循環功能，減輕肺毛細血管的通透性，保護細胞作用，提高細胞對缺血、缺氧的耐受性。

同時，研究表明，抗膽堿能藥可有效抑制中性粒細胞(PMN)等效應細胞的活化，減少炎性因子(IL-1 IL-6 IL-8等)的釋放，減輕多種原因引起的急性肺損傷[4]。

2.1 抗膽堿藥與中性粒細胞(Polymorphonuclear neutrophil，PMN) 以往的實驗證實：在內毒素PLS誘導的大鼠ALI模型中，預先采用山莨著堿干預，發現肺組織髓過氧化物酶活性降低，PMN含量明顯減少，其主要機制可能與山莨菪堿能有效的抑制內毒素性ALI大鼠PMN變形性下降，而PMN變形性下降則是ALI過程中PMN在肺內扣押最重要的始動因素。

2.2 抗膽堿藥與肺微血管內皮細胞(PMVEC) 山莨菪堿對ALI時肺微血管內皮細胞和毛細血管通透性也會產生有利影響；研究發現，在油酸誘導的家兔ALI模型，用山莨菪堿干預后，可明顯降低肺含水量、肺體比值，提升氧分壓，其機制是山莨菪堿能改善肺微循環，抑制炎性介質對血管內皮、肺泡上皮的破壞，使肺泡-毛細血管通透性下降，減輕肺水腫。

2.3 抗膽堿藥與核因子-KB(NF-KB) 相關實驗提示，山莨菪堿可以阻斷抗膽堿藥與抑制蛋白的降解，抑制NF-kB轉移入核與DNA的組合，從而抑制NF-kB對炎性介質的轉錄激活；同時，曹鋒生等[19]也發現，在腦缺血/再灌注損傷時，采用長托寧干預，腦組織中的NF-kB的活化表達降低，從而有效的減輕缺血/再灌注時腦組織損傷，起到腦保護作用。Shen等[20]實驗研究證實：給LPS所介導的急性肺損傷小鼠模型注射長托寧，核因子NF-kB的活性明顯降低。

2.4 抗膽堿藥與炎性因子 以往的研究發現：在內毒素致ALI大鼠模型中，用山莨菪堿干預后發現，肺組織中TNF-a、IL-8mRNA表達降低，肺組織中的TNF-a、IL-8含量減少，能有效地減輕肺損傷；Kox等[21]試驗發現：對于機械通氣引起的急性肺損傷，注射a7nAChR agonist GTS-21(煙堿樣抗膽堿藥)后，可以減少TNF-a的釋放，減輕肺損傷；Li等[22]也在研究中發現：在敗血癥介導的ALI/ARDS的成年大鼠中，給于PHC處理過的大鼠，TNF-a、IL-6肺干濕重比等顯著降低。

3 展望

ALI/ARDS發病急、病死率高，是威脅人類生命健康的急危重癥，積極有效地預防和治療，是保障人類生命安全的重要手段。藥物治療是ALI治療的重要手段之一，抗膽堿藥(山莨菪堿、長托寧等)因其獨特的藥理特性和作用機理，在ALI/ARDS預防和治療中，呈現出廣闊的應用前景。特別是新型抗膽堿藥長托寧，因其對M受體亞型受體選擇性強，主要選擇作用于M膽堿受體亞型M1、M3，而對M2無明顯作用[23]，臨床應用可有效避免傳統的莨菪類藥物因缺乏M受體亞型所致的副作用。國內外關于防治ALI的研究報道也顯示：抗膽堿藥(山莨菪堿、長托寧等)能抑制炎癥效應細胞的激活，減少炎性因子的釋放，從而能有效防治急性肺損傷。同時，只有深入地研究其作用機制和應用領域，才能將此藥更好地為臨床服務。

[1] Chopra M,Reuben JS,Sharma AC.Acute lung injury:apoptosis and signaling mechanisms[J].Exp Biol Med(Maywood),2009,234(4):361-371.

[2] Tang PS,Mura M,Seth R,et al.Acute lung injury and cell death:how many ways can cells die?[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2008,294:632-641.

[3] Yamada T,Fujii T,Kanai T,et al.Expression of acetylcholine(ACh)and ACh-synthesizing activity in Archaea[J].Life Sci,2005,77:1935-1944.

[4] Li J,Li J,Zhang L,et al.Penehyclidine prevents nuclear factor-kappa B activation in acute lung injury induced by lipopolysaccharide[J].J Pharm Pharmacol,2008,60(9):1197-1205.

[5] Wheeler AP,Bernard GR.Acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome:a clinical review[J].Lancet,2007,369:1553-1564.

[6] 郭建華,范慧敏,孫志揚,等.長托寧在急性肺損傷中肺保護作用的實驗研究[J].中國急救醫學,2007,27(10):909-911.

[7] Chen H,Bai C,Wang X.The value of the lipopolysaccharide-induced acute lung injury model in respiratory medicine[J].Expert Review of Respiratory Medicine,2010,4(6):773-783.

[8] 秦開秀,簡華剛.內毒素性急性肺損傷小鼠肺組織中炎癥介質的表達[J].重慶醫學,2007,36(4):335-337.

[9] Wang HM,Bodenstein M,Markstaller K.Overview of the pathology of three widely used animal models of acute lung injury[J].Eur Surg Res,2008,40(4):305-316.

[10] 羅真春,凌宗秀.核轉錄因子kappa B與急性肺損傷[J].重慶醫學,2006,35(3):277-279.

[11] Perkins ND.Integrating cell-signalling pathways with NF-kappaB and IKK function[J].Nat Rev MoI Cell Biol,2007,8(1):49-62.

[12] Feng G,Liu S,Wang GL,et al.Lidocaine attenuates ipopolysoccharide-induced acute lung injury through inhibiting NF-kappaB activation[J].J Pharmacology,2008,81(1):32-40.

[13] 羅真春,黃 燕,秦開秀,等.核轉錄因子-κB在急性肺損傷小鼠中的動態表達[J].重慶醫學,2009,38(16):2005-2006.

[14] Leaver SK,EvansTW.Acute respiratory distress syndrome[J].BMJ,2007,335(7616):389-394.

[15] Choi JC,Jung JW,Kwak HW,et a1.Granulocyte macrophage-colony stimulate factor(GM-CSF)augments acute lung injury via its neutrophil priming effects[J].J Korean Med Sci,2008,23(2):288-295.

[16] Yeh CC,Lin CC,Wang SD,et a1.Protetive and anti-inflammatory effect of a tradional Chinese medicine(Xia Bai-Sun),by modula—ting lung local cytokine in a murine m odel of acute lung injury[J].Int Immunoph,2006,6(9):1506-1514.

[17] Kim GY,Rob SI,Park SK,et a1.Alleviation of experimental septic shock in mice by acidic polysaccharide isolated from the medicinal mush room phellinus linteus[J].Biol Pharm Bull,2003,26(10):1418-1423.

[18] Steinberg J,Halter J,schiller H,et a1.Chemically modified tetracycline prevents the development of septic shock and acute respiratory distress syndrome in a clinically applicable porcine model[J].Shock,2005,24(4):348-356.

[19] 曹鋒生,韓繼援,田兆興.長托寧對大鼠急性全腦缺血再灌注后NF-KB的影響[J].嶺南急診醫學雜志,2006,11(1):7-9.

[20] Shen W,Gan J,Xu S,et al.Penehyclidine hydrochloride attenuates LPS-induced acute lung injury involvement of NF-kappaB pathway[J].Pharmacological Research,2009,60(4):296-302.

[21] Kox M,Pompe JC,Peters E,et a1.α 7 nicotinic acetylcholine receptor agonist GTS-21 attenuates ventilator-induced tumour necrosis factor-α production and lung injury[J].British Journal of Anaesthesia,2011,107(4):559-566.

[22] Li H,Qian Z,Li J,et al.Effects of early administration of a novel anticholinergic drug on acute respiratory distress syndrome induced by sepsis[J].Med Sci Monit,2011,17(11):319-325.

[23] 史朝紅.長托寧治療有機磷中毒臨床觀察[J].海南醫學,2008,19(6):84-85.