肺泡蛋白沉积症诊治的研究进展

杨磊，王颖

(昆明医科大学第二附属医院，昆明 650101)

肺泡蛋白沉积症(PAP)最早由Rosen等[1]首次报道。该病以肺泡腔及终末细支气管内积聚大量的肺表面活性物质为特征，是因体内肺泡巨噬细胞功能减弱导致肺表面活性物质的清除障碍所致[2]。患者临床表现缺乏特异性，可表现为咳嗽、进行性气促、发绀、胸痛等。近年来，由于支气管镜技术的广泛开展，PAP的确诊病例逐年增加，临床医生对该病的认识有所提高。PAP诊断的金标准是组织学检查发现肺泡内有PAS染色阳性的蛋白质样沉积物并结合阿辛蓝染色阴性及HE染色等排外其他能引起PAS染色阳性的疾病。PAP的治疗包括支持性氧疗、全肺灌洗、吸入/皮下粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、利妥昔单抗、血浆置换、肺移植等。现就PAP的诊治研究进展综述如下。

1 PAP的流行病学特征

PAP在亚洲国家分布广泛，日本、中国、韩国等地均有发现。患者发病率为3.7～6.2/百万，在日本一项针对248例PAP患者的研究中，诊断年龄中位数为51岁，男女比例为2.1∶1，56%有吸烟史，23%有粉尘接触史[2]；在中国一个106例PAP患者的回顾性研究中，患者平均年龄 (46.75±10.35)岁。男/女=1.86/1 (69/37) 。40.5%患者有吸烟史[3]；Byun等[4]回顾性研究得出类似的年龄分布趋势和男性患者居多结论。欧美国家亦有部分该病的个案报道，PAP是否存在地域性分布，仍有待考证。

2 PAP的发病机制

PAP的病因及发病机制尚不明确。肺表面活性物质由磷脂(90%)和蛋白质(10%)组成，由Ⅱ型肺泡上皮细胞合成。磷脂是表面活性物质的主要成分，在降低气液界面表面张力方面起重要作用，可防止呼气末肺泡塌陷，稳定肺泡大小，减少肺弹性回缩力。表面活性蛋白A(SP-A)、B(SP-B)、C(SP-C)、D(SP-D)对表面活性物质的代谢起重要作用，SP-B和SP-C能加速气水界面对脂质的吸收，SP-A和SP-D能与宿主防御细胞表面结合，通过多种细胞途径促进或抑制免疫细胞活性，是肺固有免疫的重要介质[5]。正常情况下，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)在转录因子P-STAT5、PU1因子调控下通过结合正常受体调节肺泡巨噬细胞的成熟，从而促进肺泡表面活性物质的降解[6]。据报道，成人PAP最主要的异常是由于肺泡巨噬细胞功能受损导致的肺表面活性物质清除减少及肺表面活性物质的稳态破坏所致，最终引起肺泡氧合功能障碍甚至呼吸衰竭。其中最典型的发病机制是由于GM-CSF信号传递不足导致的肺泡巨噬细胞成熟减弱[6，7]。根据肺表面活性物质在肺内积累机制的不同主要分为先天性、继发性和自身免疫性。

自身免疫性PAP最常见，约占90%，这类患者体内存在较高滴度的抗GM-CSF自身抗体(GMAbs)，特异性结合GM-CSF抗原表位，阻断其与受体间的作用，导致肺巨噬细胞大量破坏致病。研究人员通过动物模型展示了多数缺乏GM-CSF的小鼠肺泡内具有粒状嗜酸性物质和片状体，具有表面活性剂积累的特性[8]。后续研究通过基因重组技术将GM-CSF基因缺失小鼠的肺泡上皮细胞内植入CM-CSF基因，小鼠BALF中GM-CSF水平升高，同时肺泡内表面活性物质含量下降。上述研究表明GM-CSF在PAP发病机制中占有重要地位。2004年，Nakata等[9]首次在被确诊为特发性PAP患者血清和支气管肺泡灌洗液中发现GM-CSF中和抗体，这些中和抗体并未在先天性或继发性PAP的患者中分离出来。此外，将人类的GM-CSF中和抗体注射到健康的非人类灵长类动物中，复制了与人类PAP相似的肺表型，从而证实了自身免疫PAP是由自身抗体介导的GM-CSF信号中断引起[10]。

在先天性PAP中，表面活性物质的积累是基因突变导致GM-CSF受体激活功能失调的结果。在人类中，GM-CSF受体由一个α和一个β亚基组成，每个亚基分别对应于CSF2RA和CSF2RB基因。CSF2RA基因编码的蛋白质是控制粒细胞和巨噬细胞的产生、分化和功能细胞因子受体家族的成员[11]。近年来，已有2例CSF2RB突变和13例CSF2RA基因缺陷引起的病例报道，包括1例案例分析和1例个案报告。有文献指出，表面活性蛋白B(SFTPB)、表面活性蛋白C(SFTPC)、ATP结合盒式蛋白转运子亚单位基因(ABCA3)或甲状腺转录因子-1(NKX2-1)的突变均可导致Ⅱ型上皮细胞表面活性剂释放功能障碍和肺泡清除功能障碍。

继发性PAP可继发于血液系统疾病(骨髓增生症，血浆细胞紊乱，髓系白血病,淋巴瘤)、免疫失调(重度联合免疫缺陷症、贝塞特氏综合征，骨髓移植、肺移植);感染(奴卡、肺孢子虫、巨细胞病毒、艾滋病毒);吸入(灰尘-二氧化硅急性硅蛋白病、铝、钛，二氧化碳、铟、农业、面包粉、锯末;氯、汽油、氮、二氧化碳、塑料、清漆或油漆烟雾);赖氨酸蛋白质不耐受;药物引起或医源性(马利兰、化疗或抗肿瘤药、环孢霉素、达沙替尼、芬太尼、氢氟酸、伊马替尼、列弗诺米特、麦科尼酯莫菲蒂、西罗莫司、硅胶乳房植入物)[6]。这些继发因素主要的发病机制并不明确，主要导致GM-CSF信号传导通路或肺泡巨噬细胞数量减少、功能异常。继发于血液系统恶性肿瘤的继发性PAP,其确切发病率尚不清楚，被认为是由于血液恶性肿瘤治疗后肺泡巨噬细胞功能的免疫重建和恢复，白细胞减少和免疫抑制治疗的逐渐减少或终止[12]。

3 PAP的诊断

实验室检查：PAP原来的生物学检测被认为无显著异常，目前PAP中研究了多种生物标志物，包括表面活性蛋白A、B、D水平、细胞角蛋白19、血清癌胚抗原、血清乳酸脱氢酶、GM-CSF水平、抗GM-CSF抗体和KL-6。患者血清乳酸脱氢酶、癌胚抗原、血清表面活性蛋白A、B和D在PAP中均升高，似乎与疾病的严重程度有关。总的来说，这些生物标志物诊断的灵敏度和特异度并未被证明。IgG抗GM-CSF抗体检测是目前唯一具有疾病特异性的生物标志物。对于诊断自身免疫性PAP的灵敏度及特异度均接近100%，但与疾病严重程度无关[13]。肺功能检查在诊断PAP肺疾病严重程度方面的作用有限。肺泡-动脉血氧分压差(A-aDO2)的增加与疾病的严重程度有较好的相关性[2]。血气分析常提示难以纠正的低氧血症。影像学检查：肺内磨玻璃密度影(GGO)是自身免疫性PAP和继发性PAP的主要发现。在继发性PAP中，GGO典型表现为弥漫性(62%)，而在自身免疫性PAP中，GGO表现为片状的地图样分布(71%)。所谓的“铺路石”外观在自身免疫性PAP组中常见，而在继发性PAP中较少见。GGO的累及区域在继发性PAP的分布均匀，而在自体免疫性PAP，GGO的累及区域在肺下野较肺上野占优势[14]。

PAP诊断的金标准是组织学检查发现肺泡内有PAS染色阳性的蛋白质样沉积物并结合阿辛蓝染色阴性及HE染色等排外其他能引起PAS染色阳性的疾病。对于诊断PAP，支气管镜检查及支气管肺泡灌洗是一种有效的检查，可发现肺泡腔内充满不定形絮状或雾状无结构嗜伊红染色蛋白质,PAS染色阳性(95.5%);支气管肺泡灌洗液(BALF)呈乳白色浑浊液(96.5%)[15]。常用的组织学检查手段包括经支气管肺活检(TBLB)、外科肺活检(开胸肺活检和电视辅助胸腔镜肺活检)。外科肺活检创伤大，在PAP诊断中不推荐使用。TBLB由于存在取材部位不合理，不准确而未取到肺组织或病变肺组织，组织太小等原因可能导致假阴性结果。近年来，低温活检技术成为一种获得肺组织的新技术。经支气管低温活检技术已被应用于实质肺疾病的诊断。低温活检能获得足够大小的标本，同时可保持组织结构完整，能导致更高的诊断准确性。低温活检发生相关并发症的风险较低,住院时间较短[16]。

对于肺活检有禁忌证，不能获得BALF样本或BALF细胞学检查不能明确诊断的患者，有研究提出了PAP的无创检查:痰液沉积物结合透射电镜(TEM)检查。该研究将患者的痰液沉积物(SD)与BALF离心沉淀物分别制作超薄切片，透射电镜比较观察，结果在PAP患者SD及BALF样本中均检出具有诊断意义的嗜锇板层小体。对于痰少或无痰、样本量达不到要求的患者，该项目研究者在后续研究中提出了新的方法：诱导痰沉积(ISD)结合透射电镜(TEM)[17]。该研究为诊断PAP提供了一个有效的、无创的新方法。

4 PAP的治疗

PAP的治疗包括支持性氧疗、全肺灌洗、吸入/皮下粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、利妥昔单抗、血浆置换、肺移植等。首选的治疗方法是肺泡灌洗(WLL)，如果治疗失败，则采用GM-CSF替代治疗，若WLL和GM-CSF替代治疗均失败或有不可逆的不良反应时，可尝试利妥昔单抗。当以上的治疗方法包括联合治疗效果均不满意时，则可采用血浆置换及肺移植[18]。近年来，有研究指出口服他汀类药物治疗与自身免疫性PAP患者的临床表现、生理及影像学改善有关[19]。

目前全肺灌洗是PAP最经典的治疗方法，对各型PAP均有一定疗效，总体有效率在60%以上。对于全肺灌洗，目前仍缺乏国际标准指导操作。WLL的主要指征是由于呼吸困难导致的日常活动限制。不同的治疗中心有不同适应证。在一项针对20个在成人中进行WLL的全球中心调查中，最常见的适应证是肺功能下降、氧合下降和影像学恶化。目前大多采用的是左右肺间隔治疗，每个肺治疗间隔(2.9±1.18)周，在全麻下进行，一侧肺行机械通气，另一侧肺反复大量生理盐水冲洗肺泡表面活性物质，灌洗的液体为37 ℃盐水，所需的总盐水大约40 L。平均总用量为(15.4±6.8)L/肺，然后伴随胸部撞击来乳化表面活性剂沉淀物，并持续到灌洗液变得清澈为止。肺泡灌洗术的并发症包括发热、低氧血症、气胸、液气胸、急性呼吸窘迫综合征，术后感染，但发生率较低[20]。

GM-CSF替代治疗:可通过皮下注射及吸入两种方法。Seymour等首先使用皮下GM-CSF治疗14例自身免疫性PAP患者，随后发表了一篇病例报告。总有效率为43%。反应持续中位数为39周，再治疗可重复。在应答者中，动脉血氧分压(PaO2)、A-aDO2、肺弥散功能、CT扫描和6分钟步行试验均有显著影响。治疗并发症被认为是轻微的，包括注射部位水肿、红斑、不适和气短、中性粒细胞减少症[21]。Tazawa等[22]通过对3例经雾化GM-CSF治疗成功的自身免疫性PAP患者进行研究发现,吸入GM-CSF治疗促进肺泡巨噬细胞正常功能的恢复，从而激活表面活性剂的清除，促进氧的传递，改善了患者动脉血液的氧合作用，同时肺高分辨率CT的玻璃样阴影(GGO)面积减少。并发症包括发热、中耳炎、上呼吸道感染和腹泻。

利妥昔单抗是一种针对B淋巴细胞CD20抗原的单克隆抗体。Borie等[23]报道了1例自身免疫性PAP患者在拒绝接受WLL治疗后第1天和第15天静脉注射1 000 mg利妥昔单抗的效果，治疗导致B淋巴细胞减少，抗GM-CSF滴度降低。治疗9个月后，呼吸困难症状、DLCO、CT扫描和A-aDO2在休息时有所改善。PAP患者对利妥昔单抗的不良反应一般较少(如疲劳、头痛、头晕、恶心、厌食、鼻塞、上呼吸道感染、胸痛等)。

基于GM-CSF抗体在PAP患者发病机制中起致病作用的基本原理，血浆置换被认为是一种可行的方法，通过减少循环抗体，从而恢复表面活性剂分解代谢。革兰阴性败血症是可能发生的并发症。

肺移植治疗PAP患者的报道较少，移植后PAP复发使肺移植应用受限。PAP患者，尤其是那些具有潜在基因突变的患者，持续免疫失调是复发的主要原因。继发性PAP亦可新发于肺移植患者，此可能与免疫抑制抗排异药物对自身免疫系统的破坏有关[24]。近期，有动物模型证实了人诱导多能干细胞源性的巨噬细胞肺移植治疗先天性PAP的有效性，为先天性PAP的治疗提供了新途径，但目前尚在动物实验阶段[25]。肺移植治疗创伤大，远期预后不明确，仅能作为PAP的补充治疗。

他汀类药物：McCarthy等[19]在PAP患者中观察到肺泡巨噬细胞的胆固醇明显增加，而磷脂仅略有增加，肺表面活性物质的胆固醇与磷脂比率升高。口服他汀类药物治疗可降低肺泡巨噬细胞的胆固醇水平，且增加巨噬细胞内胆固醇外流。他汀类药物与自身免疫性PAP患者的临床表现、生理及影像学改善有关。这些结果支持他汀类药物作为一种新型的药物治疗PAP的可行性，同时也提示BALF中胆固醇/磷脂比值测定或许是诊断PAP新的方法。

综上所述，GM-CSF信号传导通路异常、肺泡巨噬细胞数量或功能异常引起肺表面活性物质清除障碍是PAP的重要发病机制。由于PAP缺乏特异性临床表现和实验室检查，PAS染色及肺泡灌洗对PAP诊断及治疗有重要价值。