急性肺损伤与失血性休克相关性研究进展

廖志林

（中国人民解放军第九四医院急诊科，南昌 330001）

失血性休克时肺往往是最先和最易受累的器官，一般发病早期即可出现呼吸功能障碍——急性肺损伤（acute lung injury，ALI），发生率高达 80%以上，病情恶化可发展为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS），甚至多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）或多器官功能衰竭。目前研究认为导致ALI的原因是多种效应细胞如肺泡巨噬细胞、肺泡毛细血管内皮细胞等的活化及其释放的细胞因子和炎症介质在肺内形成的网络作用导致了肺泡－毛细血管膜损伤［1］，肠道细菌 ／内毒素移位 bacteria／endo toxin translation，BET）、肺缺血-再灌注损伤导致肺组织过度的失控性炎症反应及中性粒细胞（polymorphonuclear，PMN）的扣押［2］等，但确切机制还有待研究。笔者现就失血性休克与急性肺损伤相关性的发病机制研究进展作一综述。

1 自由基的作用

通常认为，失血性休克／复苏过程中产生的活性氧（reactive oxygen species，ROS），在失血后炎症反应和肺组织损伤中扮演着重要的角色。肺血管内皮细胞中的黄嘌呤／黄嘌呤氧化酶（XO）系统产生的氧自由基可能是损伤呼吸膜的原发因素。PMN内NAD （P）H氧化酶途经是失血性休克／复苏后ROS的主要来源。有研究［3］表明，失血性休克／复苏后激活的PMN，可以通过NAD（P）H氧化酶途经释放ROS，介导肺泡巨噬细胞呼吸爆发和肺部炎症反应。XO存在于肺毛细血管内皮细胞胞浆和胞膜表面，几乎都呈还原型。还原型XO在转化为氧化型的过程中，特别是在缺氧的情况下可产生大量自由基。休克后1 h游离的肺间质单核细胞中TNF-a、白介素（intedeukin，IL）-1 增加，应用 XO 抑制剂、自由基清除剂可抑制细胞因子的表达，说明XO衍生的自由基增加了失血性休克大鼠肺中细胞因子的表达。自由基可使含不饱和脂肪酸和磷脂的细胞膜过氧化，造成细胞结构破坏，还可攻击蛋白质和核酸，使跨膜转运蛋白质、染色体酶失活，导致组织损伤。XO自身作用比氧自由基引起的损伤更强，可与白细胞相互作用引起微循环障碍。XO活性升高，激活循环血液中的PMN在肺中聚集，堵塞毛细血管并释放炎性介质造成组织损伤。

失血性休克炎症反应增加引起ALI过程中，黄嘌呤氧化酶源性的活性氧间介质（reactive oxygen intermediate，R0I）参与了与失血相关的肺组织细胞内cAMP反应元件结合蛋白（cAMI’responseelementb inding protein，CREB）的激活磷酸化引起的 CREB转录激活。阻断失血性休克小鼠黄嘌呤氧化酶后，肺内PMN的CREB激活增加，前炎症性细胞因子的表达下降，但是核转录因子－κB（NF－κB）水平并未变化。现在认为，CREB和NF－κB竞争同一个CREB 结合蛋白（cREB-binding protein，CBP）上转录辅激活因子的KIX位点，从而具有转录活性。

2 核转录因子（NF）活化的作用

NF是广泛存在于多数细胞中的一种基因转录调节蛋白，在静息时通常与抑制蛋白结合成无活性的形式存在于细胞质中。外界信息能够使NF-κB抑制蛋白快速磷酸化降解，从而使NF活化，发生核移位，与靶基因结合，调控细胞因子、黏附分子和炎症相关的酶及蛋白质的表达，直接参与脏器的损伤［4］。

研究［1］表明，肺内单核巨噬细胞的活化与ALI的发生、发展密切相关。大鼠失血后15 min，肺内单核细胞中NF-κB即开始激活，至4 h肺脏出现病理损害，NF－κB活化达到高峰，胞浆和胞核内Bcl-3含量较对照组明显减少，无变化，而胞核内Bcl-3增加，胞浆和胞核内均未检测到。表明失血性休克所致肺内单核细胞 NF－κB活化与 IkBa降解和Bcl-3合成增加有关，证实了活化的 NF－κB、P50、P65和c-Rel，并有含P50／P65从胞浆向胞核迁移现象。

ROI也可通过NF－κB，增加ALI时肺内前炎性细胞因子的表达。提前给予抗氧化剂，可以降低肺内 NF－κB激活［5］，减少失血性休克时肺内的前炎性细胞因子水平；抑制ROI，可阻止肺内NF－κB的激活［6］。此外，激活的巨噬细胞和PMN可使还原型辅酶Ⅱ氧化酶依赖性的羟自由基产物增加，进一步激活 NF－κB，增加促炎症性细胞因子的表达［7］。

3 肿瘤坏死因子（TNF）的作用

肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是介导失血性休克缺血-再灌注后早期肺损伤的主要介质之一。静脉注射TNF－α可导致肺血管内皮细胞通透性增高、低血压、外周血白细胞减少。TNF-α与内皮细胞相互作用导致其表面凝血和抗凝血机制平衡失调，出现凝血机制占优势。TNF-α合成增加，使肺组织纤溶酶原激活物抑制剂－1基因表达增加，从而抑制t-PA，肺中凝血状态增强，纤维蛋白沉积［8］。

失血性休克早期释放的TNF-α启动炎症反应，可上调其他多种细胞因子的产生，并诱导多种类型细胞因子、趋化因子和黏附分子的表达。TNF-α刺激肺血管内皮细胞产生IL-1b、IL-6、IL-8，不仅可以直接导致肺血管内皮细胞(VEC)损伤，而且可诱导嗜中性粒细胞(PMN)在微血管内和肺间质内聚集并释放炎性介质，放大其对肺组织的损伤，这些细胞因子也可激活PMN并促进PMN与内皮细胞间的黏附［9］。应用TNF-α抗体可明显减轻失血性休克后肺损伤。

林春水等［10］研究表明，失血性休克引起肺组织TNF-α轻度和短暂升高，PMN浸润早于TNF-α升高，TNF-α基因剔除小鼠失血性休克引起的PMN浸润和肺损伤明显轻于C57野生型小鼠。失血前给予TNF-α，小鼠低水平的重组TNF可导致失血性休克引起的肺组织PMN浸润和ALI。失血性休克引起的肺组织PMN浸润和ALI在p55TNF受体小鼠显著减轻，而在p75TNFKO小鼠则不产生影响。表明失血性休克后，TNF-α在造成肺组织内PMN浸润和ALI过程中具有重要作用，TNF受体在失血性休克引起的肺部急性炎症反应中起主导作用。其机制可能是:失血性休克早期肺内产生了低剂量的TNF-α，在局部激活肺内皮细胞、巨噬细胞、单核细胞以及来自血液循环的PMN，这些细胞进一步表达炎症介质、趋化因子、黏附分子，出现PMN扣押、激活，通过细胞因子网络，放大炎症反应。从而提示，阻断TN、p55TNF受体途经可望成为失血性休克所致肺损伤的一种有效治疗策略。

4 Toll样受体的作用

Toll样受体-4（TLR-4）是哺乳动物体内广泛存在的脂多糖（LPS）受体，其配体包括许多内源性蛋白。有研究［11］发现，失血性休克可通过天然免疫系统启动TLR-4基因的转录和TLR-4蛋白的合成，迅速上调肺TLR－4表达，4 h达到高峰，6 h出现下降。TLR-4在6 h时虽然出现下降，但肺部炎症却呈加重趋势，这可能是TLR-4介导的信号通路导致了其他炎性反应调节物如NF-κB的激活，产生一系列致炎因子级联反应的结果。同时也提示TLR-4转录后启动的一系列生物效应并未停止，包括蛋白翻译及随后的炎症反应，直至产生肺损伤。TLR-4升高增强了机体的天然免疫力，提高了机体对急性炎症的应激能力，对机体具有保护作用，但过度表达的TLR-4可能导致组织、器官结构和功能的损害。有研究［12］证实，重组高迁移率族蛋白B1作用于PMN，可以通过TLR-4依赖方式促进NAD（P）H氧化酶的磷酸化。还有研究［13］发现，巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）通过TLR-4途径，导致促炎性细胞因子和趋化因子的释放，诱导PMN游出和扣押，损伤肺组织，因此MIF在放大炎症反应，引起肺损伤中发挥着中心环节的作用。此外，有研究［14］表明失血性休克发生后，激活的PMN可以通过TLR-4信号途径上调肺泡巨噬细胞TLR2的密度，加大其对危险信号以及肠源性细菌内毒素的敏感性，促使炎症介质、趋化因子、黏附分子的产生增多。可见TLR-4作为外源性微生物性损伤和内源性危险产物损伤的共同靶点，同时对细菌内毒素和体内产物发生反应，在启动体内免疫反应的同时，还可以扩大炎症因子网络，加剧失血性休克引起的ALI。另有学者［15］发现，失血性休克TLR小鼠体内TNF-α水平、肺内PMN扣押、ALI都下降或减轻，NF-rd3激活却并没有降低。

5 细胞凋亡的作用

靶细胞和免疫细胞的凋亡异常与ALI关系密切，血管内皮细胞和肺泡上皮细胞过度凋亡直接导致血管通透性增加，肺泡表面活性物质合成减少，肺泡闭陷而形成肺水肿。正常人体或动物肺循环内PMN数量保持相对恒定，PMN在肺内保持一定的凋亡率；发生失血性休克后，1 h内凋亡率即开始降低，24 h内维持低水平，48 h后才恢复接近正常水平。失血性休克发生ALI的一个显著特点是被炎症反应激活的PMN凋亡延迟以及扩大的呼吸爆发。

Fas／Fas配体系统是介导肺泡上皮细胞凋亡的主要信号通路之一。PMN凋亡及凋亡的PMN清除率在炎症反应中扮演了重要角色，抑制PMN凋亡和抑制凋亡的PMN清除会明显延长肺部炎症反应。PMN通过释放可溶性Fas配体（fasligand，FasL）引起肺上皮细胞凋亡［16-20］。

6 肠道细菌／内毒素移位的作用

失血性休克发生后，肠道缺血缺氧，大量氧自由基产生，肠黏膜水肿、通透性增加、ATP产生不足，肠道屏障功能破坏，发生肠道BET。同时，机体的单核吞噬细胞系统功能受抑制，不能有效地清除细菌及毒素；加之淋巴细胞增殖能力降低，体液免疫功能抑制，也促进了BET发生。此外，肠道缺血缺氧还使胃肠道黏膜本身产生大量细胞因子，触发炎症瀑布效应，肠道来源的炎症介质参与或触发全身炎症反应引起MODS。肠道BET是休克发生、发展过程中重要的促发因素，肠源性细菌移位在不同类型的失血性休克模型上都有出现［21］。有研究［22］发现，暴露于失血性休克后肠淋巴的大鼠，肺血管内皮细胞损伤明显，黏附分子表达；炎症细胞激活，释放大量炎症因子，诱导ALI的发生；活化PMN，增加PMN表面CDnb、CD18的表达，促进其在肺组织黏附、扣押、激活。有研究［23］证实，休克淋巴液中内毒素的含量显著高于休克门静脉血浆、正常门静脉血浆和正常淋巴液；休克大鼠肠系膜淋巴结及脾组织中可见细菌生长。结扎肠系膜淋巴管可以减少肺PMN扣押，降低TNF、IL-6、自由基释放与超氧化物歧化酶消耗，减轻休克大鼠 ALI［24］。

7 受体的作用

失血性休克引起交感-肾上腺髓质系统兴奋，释放大量儿茶酚胺，对保护重要器官的血液灌注具有重要代偿作用，而且在调整巨噬细胞以及B细胞、T细胞的功能方面具有重要意义。但研究［25］表明，激动α受体可以导致巨噬细胞内TNF-α的表达增加，激动D受体则可抑制巨噬细胞内多种细胞因子的产生［25］。

在休克早期阻断α受体后，不但在mRNA和蛋白质水平上阻止了肺内单核／巨噬细胞系统、转化生长因子（XGrl31）的表达，也抑制了NF的激活；而阻断D受体，则产生几乎相反的效应。表明失血性休克早期可以通过肾上腺素受体增加肺内细胞因子的表达，这种作用通过α受体、而不是D受体启动，其机制可能与循环血液中儿茶酚胺浓度增高后，通过D受体激活蛋白激酶C（PKC）和增加细胞内Ca2+浓度有关。PKC使NF－κB活化，进入核内，启动多种细胞因子和黏附分子的转录、表达，引起肺组织炎性损伤。儿茶酚胺在降解为苯醌的过程中，能够产生超氧阴离子和过氧化氢，加重自由基损伤；此外，由于失血导致缺氧，儿茶酚胺可以使铁蛋白释放出铁离子，然后再与铁离子和黄嘌呤氧化酶作用产生羟自由基［26］。

8 小结与展望

大量失血后，交感-肾上腺髓质系统兴奋，儿茶酚胺释放增多，激活肺NF，产生多种细胞因子，引起肺内局部的炎症反应增强；肺缺血-再灌注损伤，引起自由基生成增加，激活NF-κB和CREB，增加肺内炎症介质的产生；当循环血液中的PMN通过肺循环时，被各种炎症介质激活，扣留于内皮细胞，引起呼吸爆发，放大炎症反应；肺内PMN凋亡减少，上皮细胞凋亡增加，促进呼吸膜的损伤，加重炎症细胞浸润；随着休克发展，肠黏膜屏障损害，肠道BET和肠源性细胞因子通过淋巴和血液途径，引起SIRS，加重肺损伤。失血性休克产生的各种损伤因素以相互独立、又相互促进的方式引起ALI的发生发展，而且随着时程的进展，在ALl发生发展中的作用也在转变。进一步研究将着眼于各种损伤因素的横向联系，确定在ALl不同阶段起主导作用的损伤因素，以期获得更大的突破。

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