血管活性腸肽調控肺泡巨噬細胞M1/M2極化治療急性肺損傷的研究進展①

惠 毅 閆曙光 李京濤 魏海梁 史 捷 （陜西中醫藥大學，咸陽 712046）

急性肺損傷（acute lung injury，ALI）由病毒、內毒素等刺激免疫細胞（中性粒細胞、巨噬細胞等）在肺組織中募集并活化，產生炎癥因子、細胞趨化因子、蛋白酶等，形成“炎癥因子風暴”進一步放大炎癥反應，發展為非可控性炎癥，損傷肺組織實質細胞（血管內皮細胞和肺泡上皮細胞），當肺實質細胞大量損傷導致通氣、換氣功能障礙時會引起呼吸功能迅速衰減，臨床出現以呼吸頻率加快、呼吸窘迫和頑固性低氧血癥為主要表現的危重癥，如不及時治療將發展為急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）［1-2］。近年，隨著SARS、新型冠狀病毒導致的急性傳染性肺炎在我國群體暴發，ALI以及更嚴重的ARDS是患者致死的主要原因之一［3-5］。因此針對ALI 的發病機制展開探討，研究其防治策略迫在眉睫，意義重大。

1 肺組織急性非可控性炎癥是ALI 發生、發展的主要原因

ALI 可由多種原發疾病引發，發病機制錯綜復雜，至今仍未完全闡明，但由急性非可控性炎癥導致的肺實質細胞損傷是其發生、發展過程中的關鍵環節［6-7］。ALI 常發生于全身炎癥反應的基礎上，是機體正常炎癥反應在肺組織的過度表達，之所以全身炎癥反應更易導致肺組織損傷可能為全身炎癥反應時會釋放大量有害物質、炎癥因子等進入血液，血液內的免疫細胞被激活，肺是全身靜脈血的過濾器，血內有害物質、炎癥細胞等易阻留于肺，刺激肺組織內肺泡巨噬細胞、炎癥細胞等釋放多種血管活性物質和炎癥介質，肺組織內炎癥反應被不斷放大并最終損傷肺實質細胞，形成急性非可控性炎癥反應。適度炎癥反應對機體是有利的，機體應對病原體感染和多種損傷因子產生的防御反應有助于機體快速有效地發現、清除各種病原微生物及潛在危險，一旦完成異物清除及組織修復后炎癥將適時終結，所以炎癥是機體保持健康的重要條件。當炎癥反應過輕時將無法清除病原微生物導致機體長期處于感染狀態，過重的炎癥反應在清除病原微生物的同時也會引起機體自我損傷，導致“殺敵一千，自損八百”。而ALI的發生正是由于病原體大量入侵，激活免疫細胞啟動異常免疫反應，免疫細胞在清除病原體過程中釋放過量促炎因子，導致肺組織處于非可控性炎癥狀態，進一步肺實質細胞被破壞，導致呼吸功能迅速衰減［7］。這一炎癥反應過程可分為相互重疊的3 個階段，即啟動、放大和損傷。炎癥啟動階段，多種免疫與非免疫細胞在入侵者刺激下釋放少量、多種炎癥介質和細胞因子以喚醒機體防御機制，隨后在炎癥放大階段，效應細胞如巨噬細胞、中性粒細胞大量被活化、募集并稽留在靶器官——肺組織中，這些“被留置于”肺組織的效應細胞在對抗入侵病毒、微生物的同時釋放活性氧代謝產物和蛋白酶，在消滅入侵者的同時也引起肺實質細胞損傷，當肺實質細胞損傷過多最終影響肺的正常功能時則可導致ALI，因此炎癥反應過度放大并最終失控是導致ALI的重要原因。這種炎癥反應是系統性和全身性的，多種效應細胞和炎癥介質兩個主要因素參與肺損傷，在ALI 發病機制中起關鍵作用，這些細胞和細胞因子、炎癥介質構成ALI炎癥反應和免疫調節“細胞網絡”和細胞因子網絡，通過不同信號傳導途徑控制機體免疫應答，也與炎癥反應失控有關［8-9］。因此抑制肺組織急性非可控性炎癥是治療ALI的有效途徑之一。

2 肺泡巨噬細胞M1/M2 型極化在肺組織急性非可控性炎癥進程控制中發揮重要作用

ALI 發病過程中多種免疫細胞和肺實質細胞均參與炎癥反應，其中巨噬細胞參與炎癥啟動、放大和損傷全過程，是導致炎癥不斷進展并最終失控的重要免疫細胞［10-11］。巨噬細胞是機體固有免疫系統中的“狠角色”，能夠吞噬和殺滅病原微生物，清除損傷及衰老細胞，是機體抵御外來入侵病原微生物的第一道防線，也是防御界的“超級明星”。同時巨噬細胞是一個多面手，依據其不同激活階段，既可作為清道夫、抗原提呈者，又可作為兇惡的殺手。ALI發生、發展過程中，巨噬細胞又充當什么樣的角色？當病毒、內毒素等侵入肺組織時，擔任“警衛”作用的巨噬細胞被激活，在這個狀態下巨噬細胞的吞噬功能加強，同時可分泌具有抗原提呈作用的主要組織相容性復合物（MHC）蛋白，召集更多如殺傷性T 細胞、中性粒細胞和游走在血液中的巨噬細胞共同對付入侵的敵人，炎癥反應啟動并被不斷放大，多種細胞協同參與共同執行“防御和絞殺”病毒和內毒素的職能。激活狀態下，巨噬細胞是很好的抗原提呈者和殺傷者，但為應對“更加瘋狂的敵人”其還可進入更高的準備狀態——“超活化”狀態，而這種超活化狀態激活與入侵者密切相關，其中甘露糖分子就是重要的激活按鈕之一。甘露糖是多種常見病原體細胞壁的糖類組成成分，也是一種能夠激活巨噬細胞活化的“危險信號”，當巨噬細胞表面受體與甘露糖結合時，巨噬細胞接收到入侵者的信號，巨噬細胞停止增殖，并把注意力轉向殺滅。這個超活化狀態下，巨噬細胞體積變大，吞噬效率也增高；被超活化的巨噬細胞產生和分泌腫瘤壞死因子，殺死病毒感染的細胞，也可輔助激活免疫系統細胞；同時巨噬細胞內溶酶體數量增加，反應性氧分子如過氧化氫等具有超強殺傷能力的化學物質（常用于環境消毒和食品消毒）產生增加，可更有效地殺死吞入的入侵者，因此，巨噬細胞又被稱為“殺戮機器”。因此，超活化的巨噬細胞殺傷能力大大增強，可更好地殺滅病毒與內毒素。但超活化的巨噬細胞釋放的部分化學物質同樣也可導致肺組織損傷，研究證實肺泡巨噬細胞超活化是導致肺組織非可控性炎癥的罪魁禍首之一［12］。因此，巨噬細胞在炎癥進程中有著兩面性特點，其活化促進炎癥反應有助于病原微生物清除，同時過度活化又是導致靶器官損傷的元兇。那么巨噬細胞是怎樣在有效清除病原微生物的同時又不損傷靶器官呢？

研究表明巨噬細胞可根據組織微環境適應性改變其功能表型，被稱為巨噬細胞極化現象［13］。根據對環境刺激反應不同，巨噬細胞可分為經典激活的巨噬細胞（classically activated macrophages，M1）和替代激活的巨噬細胞（alternatively activated macro?phages，M2）兩種表型。M1 型巨噬細胞主要存在于炎癥反應早期階段，以吞噬殺菌、釋放炎癥因子、促進炎癥反應作用為主，當入侵者被逐漸消滅，巨噬細胞偏向M2 型極化，M2 型巨噬細胞主要存在于炎癥反應后期，以釋放抑炎因子、降低炎癥反應、促進組織修復功能為主。那么在ALI發生發展過程中肺泡巨噬細胞M1/M2 型極化發生了何變化？其具體變化機制又有哪些？炎癥發生早期伴隨病原微生物侵襲、組織細胞損傷和人體免疫系統激活，在脂多糖、干擾素巨噬細胞集落刺激因子、炎癥因子等刺激下，M1 型肺泡巨噬細胞被激活，在吞噬病原微生物同時釋放大量炎癥介質，如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1、誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthasei，iNOS）等，這些炎癥介質的大量生成又進一步觸發炎癥級聯反應，形成炎癥因子風暴，從而引發并加劇組織細胞損傷。其中TNF-α 可直接損傷肺泡上皮細胞和周圍血管內皮細胞，導致毛細血管內皮通透性增加，富含蛋白的液體進入肺泡和間質引起肺水腫，使肺組織氣體交換功能減弱；同時TNF-α 還可活化免疫細胞中及肺實質細胞的NF-κB信號通路，放大炎癥效應，加重ALI［14］。IL-1 可激活血管內皮細胞表達細胞黏附因子，促進巨噬細胞、中性粒細胞等炎癥細胞與血管內皮細胞的黏附作用，誘導巨噬細胞產生多種趨化因子，促進巨噬細胞向炎癥反應部位遷延，還可激活中性粒細胞，使炎癥因子和炎癥蛋白表達增加［15］。iNOS 會加速NO 產生，NO 在清除病原微生物同時又可直接損傷肺組織［16］。因此，ALI發生與發展與肺泡巨噬細胞M1型極化密切相關，抑制M1型巨噬細胞極化在ALI治療中具有顯著作用［17］。隨著病原微生物清除，內環境因素影響下，M1 型肺泡巨噬細胞被激活，從而觸發抗炎反應，促進IL-10、重組人精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）、IL-1ra等大量抗炎因子，減緩炎癥進程，修復機體組織。其中IL-10可抑制炎癥細胞因子如TNF-α、IL-6 等產生，有利于細胞碎片清除和組織修復中血管形成，同時IL-10可抑制iNOS下游的NF-κB信號通路激活，抑制炎癥效應［18］。Arg-1可促進細胞增殖和膠原沉積，促進組織修復，同時還可與iNOS 競爭體內的精氨酸，從而減少NO 生成［19］。促進M2 型肺泡巨噬細胞極化被證實是治療ALI 的有效手段之一［20］。因此，巨噬細胞極化與炎癥反應發生、發展與轉歸密切相關，調控肺泡巨噬細胞M1/M2 型極化可有效干預非可控性炎癥。因此，探尋影響肺泡巨噬細胞M1/M2的環境因素和相關藥物是防治ALI的重要途徑之一［21-22］。

3 血管活性腸肽具有雙向調控肺泡巨噬細胞M1/M2極化、治療ALI的作用

血管活性腸肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）是由非腎上腺能非膽堿能抑制性神經（nonadrenergic non-cholinergic，NANC）末梢釋放的神經遞質之一，廣泛分布于胃腸道、肺、腦垂體、胰腺等器官，具有舒張血管、平滑肌，調節固有免疫和獲得性免疫、抗炎等多種生物學作用［23］。VIP 除能擴張肺組織血管外，還具有舒張氣道平滑肌、抑制肺泡巨噬細胞吞噬和T 淋巴細胞增殖、減少肺炎癥介質釋放、促進氣道上皮的損傷修復等功能，是維持肺組織生理功能和防治肺系疾病的重要物質［24］。ALI治療中VIP 發揮何種作用？研究表明VIP 可抑制單核細胞呼吸爆發、肺泡巨噬細胞和淋巴細胞增殖，降低由肺泡及外周巨噬細胞分泌的IL-1β、TNF-α、IL-8、IL-6 等促炎因子水平，升高IL-10 等抑炎因子表達，呈現出抗炎特性［25-28］。動物實驗證實VIP 可通過抑制脂多糖應激的小鼠肺泡巨噬細胞TNF-α和TGF-β 等炎癥因子表達，從而減輕ALI 發病時的肺內炎癥反應［29］。這些促炎因子和抗炎因子釋放與肺泡巨噬細胞M1/M2 極化密切相關，提示VIP 可能通過雙向調控肺泡巨噬細胞M1/M2 極化控制炎癥反應進程，防治ALI。

VIP 作為肺內神經肽調控炎癥反應，其抗肺損傷作用可能與調控肺泡巨噬細胞M1/M2 型極化密切相關。但ALI發病過程中，由于肺組織嚴重受損，NANC 被大量損傷，肺組織內VIP 分泌也相應減少，同時炎癥反應從開始到結束的生理過程以及ALI發病進程中，VIP 是否是調控肺泡巨噬細胞M1/M2 極化的關鍵物質之一，VIP、VIP 相關受體及肺泡巨噬細胞M1/M2 極化變化還需進一步通過體內實驗探索。外源性給予VIP 是否可行？由于外源性VIP 進入肺組織后，酶促降解反應導致VIP半衰期極短，生物利用度低，無法發揮其全部作用［30］。因此，提高內源性VIP 供給是調控肺泡巨噬細胞M1/M2 極化，控制炎癥反應，治療ALI 的有效途徑之一，VIP 廣泛存在于多種組織器官，是否能夠通過刺激其他器官VIP 分泌從而間接提高內源性VIP 供給，都將為ALI防治研究提供新的思路。