前B細胞克隆增強因子在急性呼吸窘迫綜合征中作用的研究進展

王熙宇，田時靜 綜述，周發春△ 審校

(重慶醫科大學附屬第一醫院重癥醫學科，重慶 400016)

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的本質是炎癥因子過度釋放引起的肺部“瀑布樣”炎性改變，而肺泡上皮和肺血管內皮細胞損傷，肺水清除下降，肺表面透明膜形成是其主要發病過程。最近的一組數據顯示，ARDS的60 d院內病死率高達22%[1]。隨著醫療技術的不斷進步，相關研究的廣泛開展，ARDS的發病機制、診斷、病情評估、治療及預后判斷相關的研究都取得了進展，但其病死率仍高居不下，仍需對ARDS的發病機制進行研究。近年來研究發現，前B細胞克隆增強因子(pre-B cell colony enhancing factor,PBEF)作為一種促炎癥因子，與ARDS的發生、發展有著密切的關聯，在炎性反應、氧化應激、細胞凋亡方面起著重要作用。但目前PBEF在ARDS中的具體作用機制尚不清楚，對其的研究可能為該病的診療提供更多基礎依據。

1 PBEF概述

PBEF是由1994年SAMAL從激活的外周血淋巴細胞的cDNA文庫中克隆所獲得的一種分泌蛋白，是由脂肪組織和激活的炎性細胞合成并分泌的細胞因子，又名內脂素[2]。目前研究發現，PBEF可損傷肺泡上皮細胞及肺微血管內皮細胞，參與胰島素的合成[3]，可在妊娠過程中促進炎癥介質的分泌及釋放[4]，在急性肺損傷(acute lung injury,ALI)、糖尿病、急性心肌梗死[5]、自然分娩及感染性流產、類風濕性關節炎[6]、骨炎性相關疾病[7]中均有重要作用。因此，PBEF作為一個具有多種生物學的蛋白，吸引了眾多醫學學科對其進行研究。

2 PBEF與ARDS

2.1潛在的生物標志物 臨床研究證實，ARDS的基因易感性與PBEF有關，血清高水平的PBEF提示ARDS患者有不良預后[8]。研究表明，PBEF是潛在的肺損傷標志物，-1543C/-1001G單體型與ALI和膿毒癥的發生風險有關，而-1543T/-1001T單體型具有保護作用；-1001G單體型與增加的ICU病死率正相關，而-1543T單體型與更少的機械通氣時間和更低的ICU病死率相關[9]。

2.2抑制中性粒細胞凋亡 中性粒細胞在急性炎癥或感染性疾病中上升明顯。PBEF在許多炎性疾病中均可被上調，并能減緩中性粒細胞凋亡，使炎性反應更持久[10]。研究表明，人重組PBEF(rPBEF)可抑制中性粒細胞的凋亡，干擾RNA(siRNA)阻斷PBEF轉錄后，中性粒細胞的凋亡效應增強；研究同時發現PBEF是通過降低半胱氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性而減緩中性粒細胞的凋亡。最近一項實驗發現，腹腔給予C57/B6小鼠PBEF選擇性抑制劑FK-866之后將其暴露于較高濃度的通氣機械應力和脂多糖(LPS)下，結果顯示支氣管肺泡灌洗液里中性粒細胞凋亡變多，這可能與激活中性粒細胞中Caspase-3密切相關[11]。

2.3破壞肺泡-毛細血管屏障 人肺血管內皮細胞及肺泡上皮細胞構成了機體重要的血氣屏障，二者通透性增加和炎性滲出增多參與了ARDS的發生過程[12-13]。MING等[14]通過流式技術發現PBEF能促進人肺微血管內皮細胞凋亡，加重ALI的進程。PBEF能夠損傷肺微血管內皮細胞，促進炎性反應并增加細胞通透性，通過質粒轉染過表達PBEF能夠使IL-1β誘導的肺泡上皮細胞A549和人肺動脈內皮細胞(HPAEC)的通透性分別增加44%和65%，而抑制PBEF的表達后，兩者通透性分別下降29%和24%[15]。

2.4促進炎癥因子和趨化因子的表達 炎性反應是一系列炎癥細胞及炎性因子參與的“瀑布樣”放大反應，廣泛炎性反應的發生是ARDS的實質。研究發現，PBEF因其在免疫細胞信號通路和代謝中的重要作用可作為炎性反應的潛在治療靶點[16]。劉暢等[17]研究發現，PBEF參與炎癥和免疫激活并能調節腫瘤壞死因子-ɑ(TNF-ɑ)、白細胞介素-1β(IL-1β)、核轉錄因子(NF-κB)的表達；在尾靜脈注射油酸后的SD大鼠中發現，與對照組相比，模型組大鼠肺泡灌洗液中PBEF、細胞間黏附因子、血管黏附因子明顯增加，這提示PBEF可能通過增加趨化因子的表達促進ARDS過程中的炎性浸潤。

2.5減少肺水通道蛋白的表達 水通道蛋白(AQPs)與液體跨膜轉運有關，能維持肺泡腔和血管腔之間正常的液體交換。當ARDS發生時，AQPs表達下降，肺水清除障礙，加重了ARDS的進程[18]。MING等[14]發現PBEF能夠抑制水通道蛋白-1(AQP-1)的表達，使得肺水交換失衡，水清除能力下降，水腫液產生過多。研究證實了PBEF過表達可抑制AQP-1 mRNA及蛋白表達，從而削弱AQP-1對肺水運輸的調節作用進而導致液體轉運功能下降。同時，用siRNA沉默PBEF基因后能增加AQP-1的mRNA及蛋白水平，并降低白細胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8濃度。進一步研究發現AQP-1的表達可通過p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、細胞外信號調節激酶(ERK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的抑制劑顯著上調，這提示PBEF對AQP-1的調節作用可能是通過促分裂素原活化蛋白激酶途徑實現的。

3 PBEF與其下游通路

3.1PBEF與Toll樣受體4(TLR4) TLR4是 Toll樣受體家族中的成員之一，廣泛分布于各種組織，可通過識別相關配體，活化后觸發細胞內多條信號傳導通路，最終激活NF-κB、活化蛋白1(AP1)、轉錄激活子(STAT1)和干擾素調節因子(IRF′s)促進炎性反應[19]。TLR4與其綁定蛋白MD-2形成異質二聚體后可識別LPS[20]，其中MD-2在LPS結合TLR4時至關重要。有學者發現，PBEF與MD-2具有序列一致性，當沒有MD-2及其他LPS分子伴侶或輔因子參與時，PBEF能直接誘導TLR4介導的NF-κB的激活。研究同時揭示PBEF突出區域和MD-2的回路區域具有結構相似性，提示其可能參與了PBEF與TLR4的結合及TLR4的活化。PBEF的R434殘基與MD-2的R90殘基在結構上極度相似，而MD-2上的R90殘基直接參與了MD-2與TLR4的結合。同時，PBEF和MD-2都包含完全保守的K109、G110、E111殘基，已證實這些殘基對PBEF與TLR4的結合十分關鍵。研究發現，給予野生型小鼠rPBEF灌注后，肺部炎性指標顯著上升，而這些炎癥指標的表達可被TLR4的抑制劑RS-LPS降低，驗證了PBEF與TLR4的可能結合，研究同時發現，rPBEF誘導敲除TLR4基因的小鼠后肺部炎性反應減輕。因此，PBEF可能通過結合TLR4激活下游數條炎性途徑，促進ARDS的發生。

3.2PBEF與P38/促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)通路 p38作為MAPK家族中調控炎性反應的一員，可由多種刺激因子激活。p38MAPK通路能介導多種急慢性疾病，p38MAPK經活化后可進一步誘導下游炎癥細胞激活,促進炎癥介質的合成。SONG等[21]研究發現支氣管炎癥疾病中黏蛋白(MUC8、MUC5B)表達增加，而PBEF作為一種促炎因子能顯著誘導MUC8及MUC5B的表達，而用p38MAPK抑制劑(SB203580)抑制或siRNA敲低p38MAPK能顯著降低PBEF誘導的MUC8及MUC5B表達，這提示PBEF在人氣道上皮細胞中可能是通過p38MAPK誘導黏蛋白產生。p38MAPK也參與誘導ARDS的炎性反應。有研究證實，p38MAPK能介導LPS對人支氣管上皮細胞中水通道蛋白1和5表達的下調[22]，研究同時發現p38MAPK的磷酸化水平于第30分鐘達峰，而這種改變能被MAPK的特異性阻斷劑阻斷,上述結果提示p38MAPK或許參與AQPs表達的調控。然而，PBEF是否也是通過p38MAPK誘導下游其他炎性反應并促進ARDS發病還需更多研究證實。

3.3PBEF與轉錄激活因子3(STAT3)通路 STAT3在許多感染和自身免疫過程中被異常激活，在巨噬細胞和中性粒細胞的瀑布式炎癥調節中介導關鍵過程。ZHAO等[23]發現不管是在體外巨噬細胞還是動物肺泡灌洗液中的CD45+CD11b+細胞，LPS都可誘導其STAT3的激活。酶聯免疫吸附試驗(ELISA)檢測顯示，STAT3抑制劑LLL12可下調肺泡灌洗液和血清中IL-1β、IL-6、TNF-α的表達，而這一過程可能是LLL12通過減少ARDS患者單核細胞的STAT3磷酸化實現。

另一項研究發現，反應性氧化應激族(ROS)能促使ARDS發病時肺泡上皮細胞死亡。人尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1(NOX1)來源的ROS可在小鼠體內致高氧誘導的肺泡細胞死亡。CARNESECCHI等[24]對暴露在高氧狀態下的肺泡上皮細胞株和小鼠進行研究并證實STAT3的激活在NOX1依賴的上皮細胞死亡中具有重要意義。這說明NOX1依賴的STAT3激活參與了肺泡上皮細胞的死亡進程。綜上研究結果提示，STAT3通路可能在引起ARDS的眾多環節中占有重要地位。

STAT3同時也參與了血管生成的調控。研究表明，PBEF通過增加酪氨酸磷酸化、核轉位及DNA綁定從而誘導STAT3信號通路的激活，促進血管再生，改變內皮細胞通透性[25]。IL-6作為一種多功能細胞因子能刺激內皮細胞的增殖，增加血管通透性，而PBEF能促進IL-6的mRNA和蛋白的表達，這一過程能被STAT3特異性抑制劑或STAT3特異性siRNA阻斷，然而PBEF是否也是通過STAT3信號通路激活下游炎癥因子并促進肺微血管通透性增高，增加肺泡上皮細胞死亡繼而促進ARDS的發病仍不清楚，還需進一步探索及證實。

3.4PBEF與NF-κB NF-κB能介導許多炎癥性疾病。MOITRA等[26]發現rPBEF刺激人肺微血管內皮細胞30 min內NF-κB入核，并在1 h內活性上升，并伴隨著NF-κB和IκBa的顯著磷酸化。這表明NF-κB可介導PBEF對人肺微血管炎性因子的自分泌。

單核細胞趨化蛋白(MCP-1)存在于脈粥樣硬化斑塊中，它作為趨化因子的一種可通過G蛋白偶聯受體介導下游通路，MCP-1在啟動及促進血管形成的過程中非常重要。ADYA等[27]發現，PBEF和MCP-1在胰島素抵抗及心血管疾病中升高明顯。在促動脈粥樣硬化狀態下，抗炎癥效應減少，PBEF分泌增加。進一步研究發現，NF-κB通路和PI3K激酶在PBEF誘導的MCP-1的產生和自分泌/旁分泌中占有重要地位。相關數據顯示，PBEF可通過NF-κB和PI3K激酶途徑調節MCP-1對血管再生的效應。而另一項臨床研究指出，2009年爆發的H1N1禽流感病毒導致的ARDS患者中，血清MCP-1水平顯著升高，且MCP-1>150 pg/mL與ARDS患者發生急性腎損傷的風險顯著相關，而NF-κB可介導MCP-1促進血管通透性增加[28]。上述研究提示NF-κB信號通路可能在PBEF增加MCP-1表達并加快ARDS發病進程中扮演著關鍵角色。

4 結 語

ARDS發病率高，預后極差，是致ICU患者死亡的病因之一。隨著醫學研究的不斷進步，ARDS發生率有所下降，但其仍是ICU中難以攻克的醫學問題。PBEF是具有多種生物學活性的細胞因子，在糖尿病、感染性流產、急性心肌梗死、動脈粥樣硬化等疾病中的作用受到廣泛重視。近年來PBEF在ARDS領域中的研究日益增多，但其在ARDS中的具體作用機制仍不十分明朗。PBEF能損傷肺泡上皮和肺血管內皮、抑制中性粒細胞凋亡、促進炎性因子釋放、抑制水通道蛋白等，與ARDS密切相關；PBEF可能通過TLR4、p38MAPK、STAT3、NF-kB或聯合其他通路介導ARDS的發生，隨著研究的不斷深入，其可能為降低ARDS發病率及病死率，挽救ARDS患者提供更多基礎依據。

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