一氧化氮在胸膜疾病中的研究進展

王肖宇 肖敏 申永春 文富強

一氧化氮(Nitric oxide, NO)是一種氣體分子，是一種不穩定的生物自由基，常溫下為氣體，微溶于水，具有脂溶性。NO 作為自由擴散的信號分子，參與多種病理生理過程，介導多種生物學作用，主要包括：作為氣道神經遞質，舒張氣道平滑肌，擴張氣管；催化環磷酸鳥苷生成，使血管平滑肌舒張，降低血管壓力；抑制血小板聚集，發揮抗凝作用；在宿主防御方面，當巨噬細胞被激活時可產生大量NO及其他炎癥介質，殺傷細菌及腫瘤細胞；在炎癥調控方面，一方面NO可以抑制中性粒細胞聚集，減少黏附分子表達，發揮其抗炎作用，同時還可調控炎癥細胞凋亡，上調促炎細胞因子的產生，放大炎癥反應[1-3]。研究發現NO參與了諸多臨床疾病的發病與進展，在心血管疾病、神經系統疾病、炎癥性疾病、免疫性疾病、腫瘤性疾病等臨床疾病中發揮著重要的作用，其基礎研究與臨床運用日益得到重視[1-3]。

近年來的研究發現NO與呼吸系統疾病關系密切，NO可顯著調節支氣管平滑肌張力、肺血流量和其他生理過程，如局部宿主防御、氧化應激、氣道黏液生成、表面活性物質功能和肺發育，參與一系列呼吸系統疾病的發病與臨床評估[4-5]。呼出氣中的NO水平與氣道炎癥及氣道高反應性密切相關，在支氣管哮喘、慢性咳嗽、上氣道疾病、慢性阻塞性肺疾病甚至少見氣道疾病的診斷和治療中發揮了重要作用[6]。最近發現NO與博萊霉素誘導的肺纖維化的發病機制有關，特發性肺纖維化患者肺泡NO顯著升高，并與該病的嚴重程度相關[7-8]。吸入NO可用于部分急性肺損傷或急性呼吸窘迫綜合征患者，可短暫改善氧合，用于這類患者的治療[9]。此外，NO在肺動脈高壓的發病機制中也發揮著重要作用，吸入NO 有助于新生兒持續肺動脈高壓、心臟術后肺動脈高壓患者的治療[10-11]。

目前，關于NO在胸膜疾病中的研究仍然較少，少數的研究探索了NO與胸膜疾病如結核性胸膜炎、肺炎旁胸腔積液、惡性胸腔積液、惡性胸膜間皮瘤之間的關系[12-13]，本綜述旨在總結關于 NO 在胸膜疾病中的病理生理作用的研究現狀，為其進一步的基礎研究與臨床運用提供最新的研究證據。

一、NO與結核性胸膜炎

結核性胸膜炎是結核病的重要肺外表現，巨噬細胞通過誘導型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)產生的NO在抵御及殺滅包括結核分枝桿菌在內的病原微生物中起重要的作用[14-15]，研究發現NO對于結核感染導致的巨噬細胞的轉錄組改變具有較大的影響，NO一方面通過正向調控HIF-1α促進結核感染導致的基因改變，促進炎癥反應，另一方面NO抑制NF-κB信號通路的激活，限制過度的炎癥反應，在結核感染導致的嚴重免疫調節中發揮著重要作用[16]。那么NO與結核性胸膜炎的關系如何呢？

在不同類別的結核病患者中觀察到 NO的水平具有異質性，外周血分離的單核細胞中NO的產生在結核性胸膜炎患者中最高，在粟粒性結核病中最低，這可能是由于后者病理學的保護性先天免疫反應的缺陷逐漸增加[17]。NO是否對結核性胸膜炎具有一定的診斷價值目前尚未有標準的答案，國內外的研究均發現對于胸腔積液的患者，滲出液(結核性胸膜炎/惡性胸腔積液)中NO水平均高于漏出液，但是結核性胸膜炎與惡性胸腔積液組之間的胸水NO水平未見明顯差異,對于結核性胸膜炎的診斷價值有限[18-19]。需要注意的是，這些研究發表時間較早，還需要更多的研究證實與探索NO對結核性胸膜炎的標記物功能。

進一步的機制研究發現，NO 是由 L-精氨酸作為前體合成的，精氨酸-NO 通路可能與結核性胸膜炎的發病機制有關，研究發現結核性胸膜炎患者胸腔積液中精氨酸活動性下降，NO升高，精氨酸酶活性降低可能導致精氨酸累積，導致免疫細胞和間皮細胞合成 NO 增強，這反映了結核性胸膜炎的宿主防御機制[20]。進一步的研究發現，TLR-2參與了BCG和H37Rv介導的胸膜間皮細胞的NF-κB與MAPKs信號通路激活，TLR-2敲除后通過調節iNOS下調胸膜間皮細胞NO的產生，TLR-2介導的NO信號通路可能在結核性胸膜炎的發病機制中發揮著重要的作用[21]。結核性胸膜炎患者的胸膜損傷修復機制復雜，研究發現TGF-β可以抑制大鼠胸膜間皮細胞iNOS的表達進而抑制NO的合成，NO在結核性胸膜炎的胸膜組織損傷與修復中可能發揮著一定作用[22]。國內的研究提示，NO 在胸膜局部大量合成，參與胸膜組織的損傷及胸水滲出過程，加重炎癥反應和成纖維細胞增殖，促進局部纖維化形成。因此胸膜腔內NO 的大量生成可能是誘發結核性胸膜炎胸膜纖維化形成的因素，糖皮質激素可能通過調控NO產生抑制結核性胸膜炎胸膜纖維化[23]。整體而言，NO與結核性胸膜炎的研究仍相對較少，還需要更多的研究來進行探索NO在結核性胸膜炎中的標志物潛能以及在胸膜損傷修復中的潛在機制與干預靶點。

二、NO與惡性胸腔積液

惡性胸腔積液(Malignant pleural effusion, MPE)指原發于胸膜的惡性腫瘤或者其他位置來源的惡性腫瘤轉移至胸膜導致的胸腔積液，臨床上以后者較為常見，如肺癌、乳腺癌、胃腸道腫瘤的轉移均可導致MPE的產生[24]。既往的研究均發現，NO在MPE患者胸腔積液中的濃度最高[18-19]，提示NO與MPE密切相關，但是與結核性胸膜炎相比并未觀察到顯著差異，后續發表的研究亦提示NO可能不適合用于以淋巴細胞為主的胸腔積液的鑒別診斷[25]，其診斷標志物功能還需要進一步研究。在MPE的產生過程中，VEGF介導的新生血管形成是MPE產生的重要的原因，多個研究發現NO可以促進VEGF的表達[26]，NO介導的VEGF信號通路可能是MPE產生的重要原因。此外NO作為膜通透性介質的功能可能與胸膜的淋巴吸收相關，在癌癥轉移的過程中發揮作用，因此調控NO可能有助于MPE的控制。在利用黑色素瘤細胞構建的小鼠腫瘤轉移模型中，與野生型小鼠相比，iNOS敲除小鼠的肺部轉移瘤較少，形成的胸腔積液量也較少，同時也伴隨著VEGF表達的下降[27]。但是新近的研究發現，在iNOS敲除小鼠構建的MPE模型中，在胸腔積液與血清中均未檢測到NO表達下降，但是與WT小鼠相比, iNOS敲除小鼠的胸膜血管通透性增強, 胸水量增加, 生存期縮短, 證實了NO通過影響MPE小鼠胸膜血管通透性而抑制MPE的形成。同時NO可促進Th1細胞的分化并抑制Th17細胞的分化, 從而調節MPE中Th1/Th17細胞免疫反應[28]。這些研究提示NO在MPE中的作用機制是復雜的，可能與不同的腫瘤類型誘導MPE相關，未來還需要進一步的研究進行探索。

三、NO與惡性胸膜間皮瘤

惡性胸膜間皮瘤是原發于胸膜、侵襲性高的惡性腫瘤，臨床表現與侵襲行為有關，如果治療不及時，中位生存期較短，臨床預后欠佳[29]。免疫組化研究發現iNOS在惡性胸膜間皮瘤中的表達明顯上調[30]，提示了NO在惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用。那么NO在惡性胸膜間皮瘤中是如何調控的呢？石棉暴露是惡性胸膜間皮瘤最重要的危險因素之一，研究發現石棉通過NF-κB途徑激活 iNOS，另一方面通過直接磷酸化下調內皮型一氧化氮合酶(eNOS)，從而上調NO的產生[31]。石棉還可以通過抑制Rho信號通路上調間皮瘤細胞中NO的產生[32]。這些研究提示NO與惡性胸膜間皮瘤的產生與臨床進展密切相關。在機制研究中，基礎研發發現，NO參與了低溫等離子體激活的林格氏乳酸鹽介導的惡性間皮瘤細胞的鐵壞死，低溫等離子體激活的林格氏乳酸鹽暴露通過瓜氨酸-NO循環誘導NO的產生，進而參與惡性間皮瘤細胞的鐵壞死，參與惡性間皮瘤的病理生理學進程[33]。臨床研究方面，胸腔內注射IL-2是治療惡性胸膜間皮瘤的一種臨床方法[34]。一項臨床探索了NO在IL-2治療惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用與機制，該研究納入12例惡性胸膜間皮瘤患者，檢測了IL-2治療前、治療24小時、48小時后胸腔積液NO水平，研究發現胸腔內注射IL-2治療后，胸腔積液中的NO水平隨著時間的推移逐漸降低，提示NO可能參與了IL-2介導的抗惡性胸膜間皮瘤效應[35]。靶向NO有可能為惡性胸膜間皮瘤的治療尋找到潛在的新型干預方式與藥物。

四、NO在胸膜疾病診治中的臨床展望

整體而言，目前關于NO在胸膜疾病中的研究仍然相對較少，相應的機制與臨床研究仍不夠深入，在未來的研究中，在如下方面需要注意加強研究。第一，繼續充分探索NO的標志物功能，NO在結核性胸膜炎、MPE患者的胸腔積液中濃度升高，是否對相應的疾病具備臨床鑒別診斷價值，或者對不同病因導致的MPE亞組是否具有診斷價值，對臨床治療反應是否具有預測價值，對臨床預后是否具有評估價值，目前尚沒有足夠多的研究證據來回復這些問題，還需要更多高質量的研究證據來探索；第二，圍繞著NO及其相關信號通路，探索靶向NO的胸膜疾病治療新方法，既往研究證實了NO在結核性胸膜炎、MPE、惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用，NO可能是治療上述胸膜疾病的重要載體，靶向NO及其相關信號通路可能是治療胸膜疾病的重要手段。但是需要注意的是，NO的生理學功能具備雙面性，同時具備抗炎與促炎的作用，如何精準調控NO的表達與釋放治療胸膜相關疾病還需要深入的探索。

綜上，NO通過調節各種生理和病理生理功能在胸膜疾病中發揮著重要作用，既往在該領域開展的研究工作很少，需要進一步的研究，探索關于檢測NO或靶向 NO途徑用于胸膜疾病診斷和治療管理的可行性。