細胞源性微粒在急性肺損傷中雙重作用的研究進展

黃竹萍，莫中成，王德明*

(南華大學 1.附屬第二醫院 麻醉科； 2.醫學院 組織學與胚胎學教研室， 湖南 衡陽 421001)

短篇綜述

細胞源性微粒在急性肺損傷中雙重作用的研究進展

黃竹萍1，莫中成2，王德明1*

(南華大學 1.附屬第二醫院 麻醉科； 2.醫學院 組織學與胚胎學教研室， 湖南 衡陽 421001)

微粒是細胞衍生的微小囊泡，攜帶有母細胞來源的多種物質，能與靶細胞發揮相互作用。微粒對急性肺損傷(ALI)的多種病理生理過程具有雙重調節作用，能夠通過多種機制影響炎性反應、凝血功能、血管通透性、內皮細胞凋亡等。因此，微粒對ALI的發生發展具有重要意義。

微粒；急性肺損傷；炎性反應

急性肺損傷(acute lung injury, ALI)/急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是臨床常見危重癥，以頑固性低氧血癥、彌漫性肺浸潤和肺血管通透性增高導致的肺水腫為主要表現。而微粒(microparticles, MPs)與這些病理改變密切相關。MPs在細胞信號傳導中起著紐帶作用，是各種疾病獨立的功能感受器。了解MPs的特性及其在ALI/ ARDS中所起的雙重作用，對以MPs作為藥物治療靶點在ALI/ ARDS的應用具有重要意義。

1 微粒的結構特征及生物學作用

MPs是細胞激活或凋亡時衍生的完整微小囊泡，大小介于50 nm至1 μm。MPs由膜和膜內容物構成，膜主要含脂類和蛋白質，具有脂質雙分子層，外層是帶負電荷的磷脂，主要是磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine, PS)。膜內容物可以包含母細胞來源的基質蛋白、轉錄因子、遺傳物質、脂質和細胞器[1- 2]。MPs的表面抗原和黏附分子，能與靶細胞發生相互作用。微粒含有多種母細胞來源的酶類、遺傳物質，能夠轉運受體、細胞器、蛋白質到靶細胞，還能分泌細胞因子[3]。MPs可以把信號從供體細胞傳送到靶細胞，在信號傳導過程中執行細胞輸送的功能，在多種病理生理過程中起重要作用[4- 5]。

2 微粒與急性肺損傷的關系

MPs與多種疾病存在相關性[6]。MPs通過融合和轉移細胞成分，精確調節ALI中關鍵病理過程和/或改變相關細胞的表型，從而促進或阻止(或兩者都有)ALI的進展[7]。

2.1 微粒對急性肺損傷中炎性反應的雙重影響

MPs對炎性反應的雙向調節作用取決于多種因素。ALI/ARDS時大量促炎信號途徑發生改變，而MPs可以調節和/或復制這些途徑。血小板MPs可以通過促進炎性因子分泌和花生四烯酸轉換成血栓素A2(thromboxane A2, TXA2)，TXA2是典型的血小板激活劑，在ALI時肺血管通透性的改變及炎性反應中發揮了關鍵作用[7]。內皮細胞和白細胞的MPs能表達多種黏附分子，促進炎性反應[8]。淋巴細胞MPs能誘導誘導型一氧化氮合酶(iNOS) 和環氧合酶-2生產，并激活核轉錄因子(NF-κB)途徑，產生促炎效應。多種細胞的MPs能刺激細胞因子釋放，促進中性粒細胞活化、遷移和中性粒細胞-血小板的相互作用，從而直接或間接促進炎性反應，加速 ALI。

但MPs也具有抗炎作用，血小板MPs會促進抗炎白三烯脂氧素A4的產生，其類似物能減輕動物模型的ALI。在結腸炎小鼠模型注射血小板MPs 和白三烯脂氧素A4也會減輕炎性反應[9]。單核細胞MPs可以表達具有抗炎性質的膜聯蛋白A1，下調多形核中性粒細胞活性，同時上調抗炎因子IL-10的表達[10]。MPs含有的PS能下調TNF-α 和上調TGF-β，誘導吞噬細胞非炎性反應[3]。MPs還可通過調節細胞因子濃度、抗凋亡活性和維護內皮細胞屏障的穩定性，起著保護細胞的作用[8]。

促炎性反應和抗炎性反應的失衡是引起ALI的重要機制[11]，而微粒對ALI的炎性反應具有雙向調節作用，對ALI發生發展具有重要意義。

2.2 微粒對急性肺損傷中凝血反應的雙重影響

高凝和低纖溶促進了ALI /ARDS的進展。組織因子(tissue factor，TF)是外源性凝血途徑的啟動因子， 其作用取決于表達水平和構象[12]。循環中TF多處于非活化狀態。而MPs是活化的TF源頭[7]。同時MPs含有的PS是一種強效TF啟動劑，可以激活Vlla因子及凝血級聯反應， PS 還是凝血酶結合必需的促凝血磷脂，可以提供促凝表面。此外，MPs產生和釋放其他促血栓形成因子[13]。研究表明，紅細胞MPs能夠糾正和改善凝血功能障礙性疾病[14]。在ALI和促凝活化的炎性條件下血管內和肺泡間隙都能產生MPs，MPs的這些特性促進了ALI/ARDS高凝和低纖溶狀態的發生發展。

然而，MPs同樣具有抗凝作用，MPs高水平表達的TF通過蛋白酶激活受體-1介導的蛋白酶激活受體-2信號通路反式激活，也可以發揮抗凝和障礙保護作用。此外，MPs還可以表達各種抗凝因子，包括血栓調節蛋白，組織因子通道抑制劑，血管內皮細胞蛋白C受體(vascular endothelial cell protein C receptor，EPCR)，蛋白S[8]。活化蛋白C(activating protein C, APC)能滅活凝血因子(包括因子Va和因子VIIIa)，當其結合到微粒的EPCR上，既保留了抗凝血活性又發揮著抗凋亡和屏障保護作用[7]。部分血小板MPs可以促進APC滅活因子Va，還可以加強肝素的抗凝作用。

凝血反應的激活對于機體防御反應具有重要意義，僅僅抑制過多的凝血酶產生會導致器官功能障礙[3]。因此要抑制ALI的發生發展就要將凝血反應控制在適當的水平。

2.3 微粒對急性肺損傷的血管通透性的雙重影響

ALI時毛細血管和肺泡屏障的通透性增加，形成肺水腫。血小板MPs可以促進花生四烯酸形成TXA2，后者與滲透性水腫的發生有關， 其抑制劑能降低ALI的肺血管通透性。血小板活化因子和神經酰胺對ALI的血管通透性有重要的作用，而血小板活化因子可以在單核細胞MPs表面表達，神經酰胺與MPs的形成有關[7]。將不同濃度內皮細胞MPs與內皮細胞培養，發現MPs濃度達到一個閾值時，內皮細胞通透性就會受損，細胞間隙增寬，微血管通透性增加。

但MPs也能降低血管通透性， APC能誘導表達EPCR的MPs釋放，并形成EPCR/ APC復合物，通過相關信號路徑調節內皮細胞凋亡和炎性因子的表達，促進細胞增殖，從而發揮屏障保護作用[15]。

2.4微粒對急性肺損傷時血管內皮功能的雙重影響

MPs可以通過促進炎性因子釋放、影響內皮舒張功能、阻礙內皮細胞修復直接影響血管內皮功能，調節血管屏障的性質。血小板和淋巴細胞MPs參與多種促炎內皮細胞因子和單核細胞因子的釋放。淋巴細胞MPs可以誘導小鼠內皮功能障礙和主動脈血管舒張功能受損。內皮細胞MPs能夠影響血管舒張，刺激超氧化物的產生，并降低 NO產生，同時紅細胞MPs能有效降低NO的生物利用度，而肺部內皮NO具有屏障保護、抗炎、抗凝效應，這些都與ALI相關[7，16]。克羅恩病患者來源的MPs能夠導致內皮細胞和血管功能障礙也進一步證明了MPs對血管內皮細胞的作用[17]。隨著內皮細胞MPs作用時間延長以及濃度提高，內皮細胞增殖率減少而凋亡率增加，修復功能下降[3]。

但MPs也具有內皮屏障保護作用，內皮細胞MPs可以激活吞噬細胞和鄰近細胞的信號通路，去除有害信號分子來逆轉凋亡，從而保護內皮細胞。同時T淋巴細胞微粒還攜帶了Shh因子(Sonic hedgehog，Shh)，一種形成素，可以直接修復內皮細胞損傷，降低活性氧產生。 NO合酶和血管內皮生長因子是Shh信號通路下游的靶點，Shh影響血管內皮生長因子的調節，促進新生血管形成，Shh還能通過磷脂酰肌醇-3-激酶/絲蘇氨酸蛋白激酶(PI3K/Akt)路徑調節內皮一氧化氮合酶活性，從而促進NO釋放[18]。PI3K/Akt 是保護機體應對各種應激的重要生存通路，對肺損傷具有保護作用[19]。 NO是ALI/ARDS一種有效的治療措施，對ALI/ARDS的臨床預后有積極的影響。

3 展望

ALI狀態下MPs作用機制復雜，既能產生有益的也能產生有害的影響，這取決于多種因素(包括微粒的細胞來源、濃度和體內環境)。目前ALI/ARDS沒有特效地治療和干預措施。MPs的發現為ALI的治療提供了新的理念，抑制有害MPs的形成或對MPs的類型進行干預，為將來干預、治療ALI提供了新的方法。研究如何運用基因工程技術使 MPs作為載體在細胞間轉運基因、蛋白或者特定的細胞功能，也具有廣闊的前景。

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Advancement of the dual roles of cell devived microparticles in acute lung injury

HUANG Zhu-ping1, MO Zhong-cheng2, WANG De-ming1*

(1.Dept. of Anesthesiology, the Second Affiliated Hospital of University of South China; 2.Dept. of Histology andEmbryology, Medicine College of University of South China, Hengyang 421001, China)

Microparticles, a kinds of small vesicles derived from the mother cells with a variety of contents, have been reported to involve in a variety of pathophysiological processes. The variety of contents in microparticles also can affect the coagulation function and inflammation. And microparticles can also influence the apoptosis of endothelial cells and the function of vascular barrier through various mechanisms. Therefore, microparticles have great significance on the occurrence and progress of acute lung injury.

microparticles; acute lung injury; inflammation

2013- 11- 18

2013- 12- 23

國家自然科學基金(81301625)；湖南省科技計劃(2013SK3114)；南華大學博士啟動基金(2012XQD27)

*通信作者(correspondingauthor)： wdm1998@163.com

1001-6325(2014)08-1138-04

R 563

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