第5講急性呼吸窘迫征診治進(jìn)展 .doc
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參見(jiàn)附件(162kb)。
急性呼吸窘迫綜合征的診治進(jìn)展
白春學(xué)
發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展
一、 肺損傷
(一) 引起肺損傷的炎性介質(zhì)
1、蛋白酶
中性粒細(xì)胞溶酶體中貯存有預(yù)先合成的蛋白酶，時(shí)刻準(zhǔn)備在脫顆粒反應(yīng)中釋放。受到刺激的中性粒細(xì)胞可釋放不同的蛋白酶，如中性粒彈性酶，能降解彈性蛋白和其它結(jié)構(gòu)分子并破壞正常肺結(jié)構(gòu)。已有幾個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，在ARDS患者BAL中彈性酶和其它蛋白酶含量異常。此外，ARDS患者病情進(jìn)展時(shí)，血漿彈性酶水平也升高。
2、反應(yīng)性氧自由基
反應(yīng)性氧自由基(ROS)指由分子氧還原形成的高反應(yīng)產(chǎn)物，包括超氧陰離子(O2.-)，過(guò)氧化氫(H2O2)和羥自由基(OH·)，由還原型輔酶II(NADPH)氧化酶催化形成。后者為膜結(jié)合酶，僅存在于已分化的病原菌殺傷細(xì)胞中，如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。它可被細(xì)菌肽、補(bǔ)體片段和免疫復(fù)合物等很多信號(hào)激活，并將O2.-釋放到細(xì)胞外。O2.-是高活性，不穩(wěn)定的自由基迅速還原成溶液中更穩(wěn)定的H2O2。如果存在還原鐵離子(Fe2+), H2O2即被還原成細(xì)胞毒性更強(qiáng)的OH· 和形成Fe3+。存在O2.-進(jìn)行性產(chǎn)生時(shí)，O2.-還原Fe3+成為Fe2+，使其可從H2O2產(chǎn)生更多的OH·。
近來(lái)又認(rèn)識(shí)到，過(guò)氧化物通過(guò)與一氧化氮(NO)相互作用產(chǎn)生更強(qiáng)的自由基過(guò)氧硝酸(peroxynitrate，ONOO-)，可被切開(kāi)形成有毒的副產(chǎn)物，如OH-.4。OH· 和ONOO- 產(chǎn)物是引起組織損傷的主要氧自由基，通過(guò)脂類過(guò)氧化過(guò)程破壞細(xì)胞膜。此外，它們氧化巰基，并因此滅活任何依賴二硫化物鍵的酶和解聚多糖，引起某些細(xì)胞功能障礙和羥化帶DNA切口的核苷酸，形成加合物阻礙基因轉(zhuǎn)錄。
中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是產(chǎn)生這些有毒自由基的主要細(xì)胞。然而應(yīng)提出的是，雖然NADPH產(chǎn)生的O2.-最多，但不是唯一的來(lái)源。從缺血的肝臟或其它組織釋放的黃嘌呤氧化酶，也是一個(gè)強(qiáng)效的細(xì)胞內(nèi)外O2.-來(lái)源。它支持內(nèi)皮細(xì)胞的Haber-Weiss反應(yīng)產(chǎn)生OH·�，F(xiàn)已證明，黃嘌呤氧化酶能產(chǎn)生全部的反應(yīng)性氧自由基瀑布，與缺血灌注的組織損傷有關(guān)。
3、抗蛋白酶和抗氧化劑防衛(wèi)作用
正常肺存在保護(hù)性機(jī)制對(duì)抗彈性組織溶解和氧自由基反應(yīng)，其中對(duì)抗彈性酶的主要為α1-抗胰蛋白酶(α1-AP)。ARDS發(fā)病過(guò)程中，由于中性粒細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)多彈性酶，氧化滅活α1-AP，導(dǎo)致肺泡促?gòu)椥越M織溶解和抗蛋白酶活動(dòng)之間的不平衡。
正常肺細(xì)胞也含有大量抗氧化劑，如過(guò)氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶，分別去除O2.-和H2O2的毒性。細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽也是H2O2的主要清除者。曾有報(bào)告ARDS患者BAL中谷胱甘肽減少。目前尚沒(méi)發(fā)現(xiàn)特異性O(shè)H·或ONOO-的清除者，但是，如果O2.-被有效地清除后，即可防止它們形成，
(二) 程序化細(xì)胞死亡
以前的發(fā)病機(jī)制中，均假設(shè)炎癥性細(xì)胞損傷來(lái)源于外源性化學(xué)攻擊，然而，如果內(nèi)環(huán)境生物學(xué)平衡機(jī)制有效，細(xì)胞周圍環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅拘允侨狈φf(shuō)服力的。但這可以從另外角度，用程序化細(xì)胞死亡(凋亡)來(lái)解釋。
凋亡的研究最早為免疫學(xué)和胚胎學(xué)，直到最近才延伸到ARDS。1991年首次報(bào)道細(xì)胞因子TNF可誘導(dǎo)正常內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。最近發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的肺泡上皮細(xì)胞釋放的一個(gè)因子可保護(hù)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞接觸TNF后免于凋亡。這一現(xiàn)象提示，ARDS中損傷的肺泡Ⅱ型細(xì)胞一內(nèi)皮細(xì)胞和上皮完整性是相互依賴的。
目前尚缺乏ARDS與凋亡直接關(guān)系的研究。然而，為加速理解ARDS，已提出了幾個(gè)關(guān)鍵概念：(1)細(xì)胞破壞不是外傷原因直接引起，而與傳導(dǎo)信號(hào)有關(guān), (2)細(xì)胞間交流是細(xì)胞變化與功能的整合成分；(3)細(xì)胞因子，炎癥介質(zhì)可始動(dòng)肺泡上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致ARDS。
二、 細(xì)胞因子網(wǎng)和瀑布
(一) 細(xì)胞因子瀑布
1、近端細(xì)胞因子在ARDS中的作用
在敗血癥早期，單核巨噬細(xì)胞反應(yīng)到革蘭氏陰性桿菌內(nèi)毒素后產(chǎn)生近端細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β。給人輸注TNF-α或IL-1β后可導(dǎo)致膿毒敗血樣狀態(tài)，病理生理學(xué)特點(diǎn)很難與輸注革蘭氏陰性菌內(nèi)毒素引起的區(qū)別。臨床研究也發(fā)現(xiàn)，與健康人比較，ARDS及其高�；颊連AL中TNF-α或IL-1β升高。75%的ARDS和半數(shù)高�；颊咧芯砂l(fā)現(xiàn)血漿TNF-α升高，提示它不是ARDS的特殊標(biāo)記，但血漿和BAL中近端細(xì)胞因子水平持續(xù)升高，是預(yù)后差的指標(biāo)。
通過(guò)原位雜交方法發(fā)現(xiàn)，在ARDS患者BAL細(xì)胞中可檢測(cè)到TNF-α的mRNA，但極少發(fā)現(xiàn)于健康志愿者中，提示肺泡內(nèi)炎癥細(xì)胞(巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)可能是ARDS患者BAL中TNF-α的來(lái)源。然而，仍缺乏肺泡巨噬細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子和ARDS發(fā)病機(jī)制中間的聯(lián)系證據(jù)。
2、遠(yuǎn)端細(xì)胞因子在ARDS中的作用
中性粒細(xì)胞肺浸潤(rùn)的機(jī)制較復(fù)雜，含有粘附分子與中性粒細(xì)胞和肺內(nèi)皮細(xì)胞表面相互作用，以及相關(guān)的特殊肺解剖因素，包括(1)高分支的微血管網(wǎng)；(2)肺毛細(xì)血管內(nèi)血流相關(guān)的分散力；(3)激活的中性粒細(xì)胞表面變形；(4)建立依賴趨化物(如IL-8)梯度的移行反應(yīng)，吸引中性粒細(xì)胞移向肺泡腔。ARDS中性粒趨化因子的作用已不是新概念，因?yàn)檠a(bǔ)體片段(C5a)，花生四烯酸代謝物(LTB4和PAF)，Ig片段和抗原抗體復(fù)合物已被研究了幾十年。而且在近十年中，應(yīng)用分子克隆技術(shù)又發(fā)現(xiàn)了以前不知的全新生物活性肽家族，包括一組近來(lái)描述的趨化因子。
當(dāng)單核巨嗜細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，成纖維細(xì)胞，上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞受到內(nèi)毒素，TNF-α和IL-1β刺激時(shí)可產(chǎn)生IL-8。IL-8為細(xì)胞因子大超基因家族中的一員，是人類中性粒細(xì)胞的激活物和趨化蛋白。全部趨化因子分子量在6～10 kD之間，有四個(gè)半胱氨酸殘基形成對(duì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)和功能均重要的2個(gè)二硫鍵橋。
IL-8被分類為"CXC"趨化因子，因?yàn)轭^二個(gè)半胱氨酸(cysteine)殘基(C)被一單個(gè)氨基酸(X)分開(kāi)。在"CC"趨化因子中，包括單核細(xì)胞趨化因子-1(MCP-1)，頭二個(gè)半胱氨酸殘基均是鄰近的。總之，CXC趨化因子主要影響中性粒細(xì)胞，而CC趨化因子主要影響單核細(xì)胞。
很多臨床研究表明，BAL液體中IL-8與中性粒細(xì)胞數(shù)量相關(guān)。ARDS患者的BAL中，蛋白趨化活動(dòng)增加。這一觀察領(lǐng)先于分子生物學(xué)技術(shù)，允許精確地測(cè)定疾病過(guò)程中的蛋白。1987年克隆IL-8后，允許使用重組IL-8抗 體，測(cè)定體液中IL-8。隨后對(duì)12例ARDS、6例單純重癥肺炎患者和7例健康人BAL中 IL-8的測(cè)定結(jié)果表明，ARDS和肺炎患者BAL中的IL-8升高了，前者尤為明顯。而且ARDS患者BAL中IL-8增加幅度與中性粒細(xì)胞百分比相關(guān)，最高的測(cè)定值合并最高的死亡率。這些結(jié)果提示肺泡腔中IL-8生成與ARDS有關(guān)，可能涉及發(fā)病機(jī)制。
另一個(gè)末端細(xì)胞因子是IL-6，信號(hào)傳導(dǎo)引起靶細(xì)胞的功能反應(yīng)不同于IL-8。IL-6是一個(gè)熱原，淋巴細(xì)胞激活因子和成纖維細(xì)胞促分裂源。雖然血漿IL-6水平與敗血癥嚴(yán)重度和末稍器官衰竭發(fā)生有關(guān) ......
急性呼吸窘迫綜合征的診治進(jìn)展
白春學(xué)
發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展
一、 肺損傷
(一) 引起肺損傷的炎性介質(zhì)
1、蛋白酶
中性粒細(xì)胞溶酶體中貯存有預(yù)先合成的蛋白酶，時(shí)刻準(zhǔn)備在脫顆粒反應(yīng)中釋放。受到刺激的中性粒細(xì)胞可釋放不同的蛋白酶，如中性粒彈性酶，能降解彈性蛋白和其它結(jié)構(gòu)分子并破壞正常肺結(jié)構(gòu)。已有幾個(gè)研究發(fā)現(xiàn)，在ARDS患者BAL中彈性酶和其它蛋白酶含量異常。此外，ARDS患者病情進(jìn)展時(shí)，血漿彈性酶水平也升高。
2、反應(yīng)性氧自由基
反應(yīng)性氧自由基(ROS)指由分子氧還原形成的高反應(yīng)產(chǎn)物，包括超氧陰離子(O2.-)，過(guò)氧化氫(H2O2)和羥自由基(OH·)，由還原型輔酶II(NADPH)氧化酶催化形成。后者為膜結(jié)合酶，僅存在于已分化的病原菌殺傷細(xì)胞中，如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。它可被細(xì)菌肽、補(bǔ)體片段和免疫復(fù)合物等很多信號(hào)激活，并將O2.-釋放到細(xì)胞外。O2.-是高活性，不穩(wěn)定的自由基迅速還原成溶液中更穩(wěn)定的H2O2。如果存在還原鐵離子(Fe2+), H2O2即被還原成細(xì)胞毒性更強(qiáng)的OH· 和形成Fe3+。存在O2.-進(jìn)行性產(chǎn)生時(shí)，O2.-還原Fe3+成為Fe2+，使其可從H2O2產(chǎn)生更多的OH·。
近來(lái)又認(rèn)識(shí)到，過(guò)氧化物通過(guò)與一氧化氮(NO)相互作用產(chǎn)生更強(qiáng)的自由基過(guò)氧硝酸(peroxynitrate，ONOO-)，可被切開(kāi)形成有毒的副產(chǎn)物，如OH-.4。OH· 和ONOO- 產(chǎn)物是引起組織損傷的主要氧自由基，通過(guò)脂類過(guò)氧化過(guò)程破壞細(xì)胞膜。此外，它們氧化巰基，并因此滅活任何依賴二硫化物鍵的酶和解聚多糖，引起某些細(xì)胞功能障礙和羥化帶DNA切口的核苷酸，形成加合物阻礙基因轉(zhuǎn)錄。
中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞是產(chǎn)生這些有毒自由基的主要細(xì)胞。然而應(yīng)提出的是，雖然NADPH產(chǎn)生的O2.-最多，但不是唯一的來(lái)源。從缺血的肝臟或其它組織釋放的黃嘌呤氧化酶，也是一個(gè)強(qiáng)效的細(xì)胞內(nèi)外O2.-來(lái)源。它支持內(nèi)皮細(xì)胞的Haber-Weiss反應(yīng)產(chǎn)生OH·�，F(xiàn)已證明，黃嘌呤氧化酶能產(chǎn)生全部的反應(yīng)性氧自由基瀑布，與缺血灌注的組織損傷有關(guān)。
3、抗蛋白酶和抗氧化劑防衛(wèi)作用
正常肺存在保護(hù)性機(jī)制對(duì)抗彈性組織溶解和氧自由基反應(yīng)，其中對(duì)抗彈性酶的主要為α1-抗胰蛋白酶(α1-AP)。ARDS發(fā)病過(guò)程中，由于中性粒細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)多彈性酶，氧化滅活α1-AP，導(dǎo)致肺泡促?gòu)椥越M織溶解和抗蛋白酶活動(dòng)之間的不平衡。
正常肺細(xì)胞也含有大量抗氧化劑，如過(guò)氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶，分別去除O2.-和H2O2的毒性。細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽也是H2O2的主要清除者。曾有報(bào)告ARDS患者BAL中谷胱甘肽減少。目前尚沒(méi)發(fā)現(xiàn)特異性O(shè)H·或ONOO-的清除者，但是，如果O2.-被有效地清除后，即可防止它們形成，
(二) 程序化細(xì)胞死亡
以前的發(fā)病機(jī)制中，均假設(shè)炎癥性細(xì)胞損傷來(lái)源于外源性化學(xué)攻擊，然而，如果內(nèi)環(huán)境生物學(xué)平衡機(jī)制有效，細(xì)胞周圍環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅拘允侨狈φf(shuō)服力的。但這可以從另外角度，用程序化細(xì)胞死亡(凋亡)來(lái)解釋。
凋亡的研究最早為免疫學(xué)和胚胎學(xué)，直到最近才延伸到ARDS。1991年首次報(bào)道細(xì)胞因子TNF可誘導(dǎo)正常內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。最近發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的肺泡上皮細(xì)胞釋放的一個(gè)因子可保護(hù)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞接觸TNF后免于凋亡。這一現(xiàn)象提示，ARDS中損傷的肺泡Ⅱ型細(xì)胞一內(nèi)皮細(xì)胞和上皮完整性是相互依賴的。
目前尚缺乏ARDS與凋亡直接關(guān)系的研究。然而，為加速理解ARDS，已提出了幾個(gè)關(guān)鍵概念：(1)細(xì)胞破壞不是外傷原因直接引起，而與傳導(dǎo)信號(hào)有關(guān), (2)細(xì)胞間交流是細(xì)胞變化與功能的整合成分；(3)細(xì)胞因子，炎癥介質(zhì)可始動(dòng)肺泡上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致ARDS。
二、 細(xì)胞因子網(wǎng)和瀑布
(一) 細(xì)胞因子瀑布
1、近端細(xì)胞因子在ARDS中的作用
在敗血癥早期，單核巨噬細(xì)胞反應(yīng)到革蘭氏陰性桿菌內(nèi)毒素后產(chǎn)生近端細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β。給人輸注TNF-α或IL-1β后可導(dǎo)致膿毒敗血樣狀態(tài)，病理生理學(xué)特點(diǎn)很難與輸注革蘭氏陰性菌內(nèi)毒素引起的區(qū)別。臨床研究也發(fā)現(xiàn)，與健康人比較，ARDS及其高�；颊連AL中TNF-α或IL-1β升高。75%的ARDS和半數(shù)高�；颊咧芯砂l(fā)現(xiàn)血漿TNF-α升高，提示它不是ARDS的特殊標(biāo)記，但血漿和BAL中近端細(xì)胞因子水平持續(xù)升高，是預(yù)后差的指標(biāo)。
通過(guò)原位雜交方法發(fā)現(xiàn)，在ARDS患者BAL細(xì)胞中可檢測(cè)到TNF-α的mRNA，但極少發(fā)現(xiàn)于健康志愿者中，提示肺泡內(nèi)炎癥細(xì)胞(巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞)可能是ARDS患者BAL中TNF-α的來(lái)源。然而，仍缺乏肺泡巨噬細(xì)胞衍生的細(xì)胞因子和ARDS發(fā)病機(jī)制中間的聯(lián)系證據(jù)。
2、遠(yuǎn)端細(xì)胞因子在ARDS中的作用
中性粒細(xì)胞肺浸潤(rùn)的機(jī)制較復(fù)雜，含有粘附分子與中性粒細(xì)胞和肺內(nèi)皮細(xì)胞表面相互作用，以及相關(guān)的特殊肺解剖因素，包括(1)高分支的微血管網(wǎng)；(2)肺毛細(xì)血管內(nèi)血流相關(guān)的分散力；(3)激活的中性粒細(xì)胞表面變形；(4)建立依賴趨化物(如IL-8)梯度的移行反應(yīng)，吸引中性粒細(xì)胞移向肺泡腔。ARDS中性粒趨化因子的作用已不是新概念，因?yàn)檠a(bǔ)體片段(C5a)，花生四烯酸代謝物(LTB4和PAF)，Ig片段和抗原抗體復(fù)合物已被研究了幾十年。而且在近十年中，應(yīng)用分子克隆技術(shù)又發(fā)現(xiàn)了以前不知的全新生物活性肽家族，包括一組近來(lái)描述的趨化因子。
當(dāng)單核巨嗜細(xì)胞，淋巴細(xì)胞，成纖維細(xì)胞，上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞受到內(nèi)毒素，TNF-α和IL-1β刺激時(shí)可產(chǎn)生IL-8。IL-8為細(xì)胞因子大超基因家族中的一員，是人類中性粒細(xì)胞的激活物和趨化蛋白。全部趨化因子分子量在6～10 kD之間，有四個(gè)半胱氨酸殘基形成對(duì)分子三級(jí)結(jié)構(gòu)和功能均重要的2個(gè)二硫鍵橋。
IL-8被分類為"CXC"趨化因子，因?yàn)轭^二個(gè)半胱氨酸(cysteine)殘基(C)被一單個(gè)氨基酸(X)分開(kāi)。在"CC"趨化因子中，包括單核細(xì)胞趨化因子-1(MCP-1)，頭二個(gè)半胱氨酸殘基均是鄰近的。總之，CXC趨化因子主要影響中性粒細(xì)胞，而CC趨化因子主要影響單核細(xì)胞。
很多臨床研究表明，BAL液體中IL-8與中性粒細(xì)胞數(shù)量相關(guān)。ARDS患者的BAL中，蛋白趨化活動(dòng)增加。這一觀察領(lǐng)先于分子生物學(xué)技術(shù)，允許精確地測(cè)定疾病過(guò)程中的蛋白。1987年克隆IL-8后，允許使用重組IL-8抗 體，測(cè)定體液中IL-8。隨后對(duì)12例ARDS、6例單純重癥肺炎患者和7例健康人BAL中 IL-8的測(cè)定結(jié)果表明，ARDS和肺炎患者BAL中的IL-8升高了，前者尤為明顯。而且ARDS患者BAL中IL-8增加幅度與中性粒細(xì)胞百分比相關(guān)，最高的測(cè)定值合并最高的死亡率。這些結(jié)果提示肺泡腔中IL-8生成與ARDS有關(guān)，可能涉及發(fā)病機(jī)制。
另一個(gè)末端細(xì)胞因子是IL-6，信號(hào)傳導(dǎo)引起靶細(xì)胞的功能反應(yīng)不同于IL-8。IL-6是一個(gè)熱原，淋巴細(xì)胞激活因子和成纖維細(xì)胞促分裂源。雖然血漿IL-6水平與敗血癥嚴(yán)重度和末稍器官衰竭發(fā)生有關(guān) ......
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