肺泡Ⅱ型上皮細胞周期調控在ARDS發病中的研究進展

陳飛楊 張謙△, 李健權 (.遵義醫科大學，貴州 遵義 563000；.貴州省人民醫院 重癥醫學科，貴州 貴陽 55000)

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是在嚴重感染、休克、創傷及中毒等非心源性疾病下出現肺泡毛細血管內皮細胞和肺泡上皮細胞損傷，造成彌漫性肺間質及肺泡水腫，主要表現為急性呼吸困難及頑固性低氧血癥綜合征，是一種臨床常見危重癥，死亡率高，預后差，是較難以攻克的疾病之一[1]。肺泡Ⅱ型上皮細胞[2](type Ⅱ alveolar epithelial cell,AT-Ⅱ)是維持肺臟呼吸功能的重要細胞，可合成和分泌肺泡表面活性物質，參與水分調節、損傷修復、炎癥反應，分化為肺泡Ⅰ型上皮細胞(AT-Ⅰ)等。若肺組織細胞損傷及凋亡未得到有效控制，則可出現不同嚴重程度的ARDS[3]。報告如下。

1 ARDS的發病特征

ARDS發生的核心理論是炎癥反應的失衡使得肺泡上皮細胞及內皮損傷，從而導致富含大量蛋白質的平衡液流入肺泡。在病理學表現為肺泡-毛細血管膜完整性破壞[4]，過多的中性粒遷移，促炎癥因子分泌增多,如炎性細胞因子、過氧化物、白三烯、蛋白酶、血小板活化因子，進而在組織學上表現為肺泡上皮細胞大量凋亡，肺泡-毛細血管通透性的增加。

1.1肺毛細血管通透性增加是ARDS早期特征[5]，根本原因是肺實質細胞的損害出現了低氧血癥和肺順應性降低的表現，而造成這些表現很大部分病因是膿毒血癥。研究表明，病理狀態下的氧自由基(ROS)異常增加使蛋白酪氨酸磷酸酶氧化增強,而細胞的貼壁條件(AJs)及緊密連接度(TJs)降低，進而出現肺泡內皮細胞連接破壞、細胞骨架收縮增強及微管穩定性降低，最終導致內皮屏障的緊密性減低以及肺泡內皮功能破壞[6]。

1.2肺容量降低是ARDS的最重要的病理生理學特征之一，表現為肺總量、肺活量、潮氣量和功能殘氣量均明顯降低：①肺水腫導致水腫液充滿肺泡，使參與通氣的肺泡明顯減少；②肺泡表面活性蛋白(SP)減少是肺功能喪失最主要原因，主要成分是磷脂酰膽堿(PC)和二棕櫚酰磷脂酰膽堿(DPPC)組成，而SP-A和SP-D是天然免疫防御蛋白，SP-B和SP-C是維持肺泡結構、避免肺泡水腫和降低肺泡表面張力的關鍵活性物質[7-8]。

1.3肺順應性降低是ARDS重要的力學特征，其機制主要與肺泡表面活性張力增加增高和肺不張，肺水代謝障礙造成肺容積減少有關。在ARDS早期，血管活性介質：組胺和5-羥色胺及中性粒細胞量大釋放，肺微血管通透性增加，致使肺阻力增加，肺順應性降低進而出現肺水腫。而在ARDS病患的中后期，肺水腫明顯好轉，上皮細胞大量分化成I型纖維細胞，導致肺泡-毛細血管膜出現肺纖維化，使得肺泡細胞的氧合減低，肺部出現實性改變。

1.4肺部免疫清除是ARDS的免疫學特征之一，其中肺泡上皮細胞(AECs)、肺巨噬細胞(AMs)、樹突狀細胞(DCs)三種重要的肺免疫細胞，通過分泌各自細胞因子IFN-λ、CCL2，IFN-、IFN-β，IL-6、TNF、IL-12，IL-12，IL-23等，影響周圍淋巴細胞分泌對應細胞因子IFNγ、TNF，IL-5、IL-13、IL-33，IL-17A、IL-22，從而對循環中性粒細胞和單核細胞具有趨化作用，刺激AECs增加抗菌肽和趨化因子的產生，AMs增強吞噬功能，導致結構性損傷加劇[9]。

1.5膿毒血癥致ARDS是最主要的直接病因之一，大量中性粒細胞浸淪和單核細胞募集，釋放炎癥介質TNF、IL-1β、IL-6以及細胞外組蛋白導致肺泡-毛細血管屏障完整性喪失、延遲的中性粒細胞凋亡和持續的中性粒細胞炎癥以及表面活性物質消耗增多，出現病原體大量入侵，使肺泡-毛細血管屏障及免疫系統的破壞[10]。血管內中性粒細胞和血小板活化可導致中性粒細胞-血小板聚集體形成，誘發中性粒細胞的二次捕獲，進一步破壞了肺泡-毛細血管屏障。C5a是補體系統中的一種強效促炎肽，當發生ARDS時，C5a大量釋放并產生ROS和顆粒酶，導致組織損傷和屏障功能障礙[11]。

2 細胞周期調控與疾病的關系

2.1細胞周期調控機制 (1)經典的Cyclin-CDK體系：細胞周期時相的變化與CDK的調節緊密聯系在一起的,而CDK與Cyclin結合后才被激活。不同的CDK結合不同的Cyclin。Cyclin-CDK復合體受磷酸化和蛋白與蛋白之間的相互作用來調節，一旦調控的平衡被打破,細胞就可能發生異常增殖[12]。(2)新興的細胞周期調控體系：目前研究發現CDK抑制劑家族(INK和CIP/KIP)在靜止刺激下阻斷CDK活性。其中有個關鍵蛋白為E2F,而NRF1占據了大量的E2F靶啟動子，并調節了E2F的轉錄活性，是誘導DNA損傷致細胞凋亡的關鍵。微生物中，白色念球菌轉錄因子(Cas5)在被磷酸酶Glc7激活下，并與轉錄調控因子Swi4和Swi6協同調節靶基因的表達，完成了細胞周期動力學的調節和抗真菌藥物的反應[13]。尚有研究發現，Pin1 WW結構域和異構酶活性對極大影響S期檢查點的運作方式,因Pin1的過表達會使視網膜母細胞瘤蛋白(Rb)在S期DNA損傷時的去磷酸化，并有效的抑制由Rb介導的細胞周期阻滯和細胞過早衰老[14-15]。此外，果蠅體內PR-Set7是SCFβ-TRCP連接酶的靶標，而SLim是β-TRCP同源物，其可降解于S期之前，若出現SLim失活使PR-Set7累積，可導致細胞核內染色質異常并使周期阻滯于G1-S期[16]。有實驗表明，細胞周期調控與抗凋亡蛋白Bcl-2有關，并與許多腫瘤基因發生有關。近期，在小鼠的胚胎干細胞中發現,多梳抑制復合體2(Prc2)可在細胞周期中差異性的招募子基因啟動子,Jarid2、催化亞基Ezh2、亞基EPOP和EloB，使得其處于一種特定染色質狀態，從而是促進細胞在G期分化[17]。(3)細胞周期與疾病的調控關系：在20世紀早期，人們認為細胞死亡是細胞程序性死亡模式進行的，而主要的焦點為細胞凋亡。近幾十年來對細胞周期不斷深入研究后發現，細胞死亡尚有自噬、壞死、鐵死亡及其它死亡方式，對維持細胞的穩態同等重要，并在疾病發生與發展中有著串擾的影響[18]。在特定的腫瘤細胞治療中[19-20]，Michele等在實驗中發現CDK4/6抑制劑阿貝西利可使Ki-67和FOXM1表達減少，Rb磷酸化，使細胞阻滯在G期。尚有研究發現，神經元細胞[21]中DNA結合/分化抑制蛋白(Id)表達異常致淀粉樣肽β聚集可導致阿爾茲海默癥；而庫欣病中[22]，腎上腺細胞在G1/S期中的相關周期調控蛋白CyclinE、P27、Rb和E2F1異常，促使腎上腺細胞分泌促腎上腺激素增加而致病。除此以為，亨廷頓病[23]、腎小球疾病[24]及急性心臟損傷等疾病的發生與各自功能細胞周期調控體系異常也有較大聯系。

3 AT-Ⅱ周期調控與ARDS的發病關系

AT-Ⅱ是肺組織中最重要的功能細胞，具有分泌表面活性物質，降低肺泡表面張力及維持肺泡等功能。而在病理條件下，大量活化的中性粒細胞會破壞肺泡上皮，可能是通過釋放有毒的細胞內分子來誘導緊密連接的溶解以及AT-Ⅱ型細胞的凋亡和壞死[25]。在急性或慢性損傷中，未能再生受損的AT會導致ARDS、肺炎、肺纖維化、COPD和衰老[26]。在ARDS與細胞周期的調控研究中，Jang等研究發現，基本研究理論認為AT-Ⅱ阻滯在S期和G2/M期。Mock Jason等在動物實驗中發現[27]，Foxp3+調節性T細胞(Tregs)的缺失使AT-Ⅱ的49個基因表達改變，致使AT-Ⅱ細胞周期調控異常，最終導致AT-Ⅱ功能喪失。研究發現，表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯抑制劑(EGCG)使STAT1-caspase-3/p21通路受到抑制，并可使NF-κB失活和cyclinD1表達降低；在對于吸入性因素誘導的ARDS中，EGCG可減少AT-Ⅱ凋亡，并減輕了肺部炎癥反應和肺水腫的情況[28]。

4 展 望

本篇綜述文闡述了細胞周期具體調控機制，并了解肺泡Ⅱ型上皮細胞損傷是發生ARDS的中心環節，其細胞周期主要阻滯在S期和G2/M期，在這兩期細胞表現為凋亡和死亡。那么如何降低ARDS中AT-Ⅱ細胞阻滯率是治療ARDS核心問題，目前有效的細胞周期抑制劑較少，需要我們更深一步發現與研究，希望在不久將來細胞阻滯劑成為治療ARDS的新理念。