ALI/ARDS生物标志物的研究进展

张一凡，彭大旭，王皓琰，谢晨星，浦践一通讯作者)

（1.华北理工大学研究生学院，河北 唐山；2.华北理工大学附属医院，河北 唐山）

0 引言

ALI/ARDS是由各种病因所致的严重低氧性呼吸衰竭。其致病因素主要分为肺内和肺外因素，其中肺内因素有肺炎、肺挫伤等；肺外常见致病因素有严重创伤、脓毒症、输血等。目前研究普遍认为，该疾病的发病机制为炎症因子介导肺泡上皮细胞和血管内皮细胞损伤，毛细血管通透性升高，血液循环中性粒细胞、巨噬细胞，向炎症部位聚集，血浆蛋白渗出增加，导致肺泡及肺间质水肿，肺泡水肿液和蛋白质形成透明膜，肺换气功能减弱，通气血流比例失调，血氧饱和度下降，机体代偿呼吸频率加快，出现呼吸窘迫的临床表现。如果未能发现，缺乏早期治疗，将会出现体内二氧化碳蓄积，呼吸衰竭，多脏器功能衰竭进而导致患者死亡。目前临床上，ARDS的治疗主要是采用对症支持治疗，通过机械通气和控制液体量，尚无特效治疗药物[1]，生物标记物的研究有助于揭示ARDS的发病机制，研究治疗靶点，为新药研发提供实验依据，对病人和社会具有重大意义。现本文对ARDS相关生物标志物及其临床意义进行综述。

1 肺泡上皮细胞

1.1 恶性脑瘤缺失蛋白1(DMBT1)是一种分泌型清道夫受体富含半胱氨酸(SRCR)蛋白，具有先天免疫功能和炎症调节作用。任珊等[2]应用同位素标记相对和绝对定量技术检测了14例肺炎所致ARDS患者的肺泡灌洗液，检测结果发现重度ARDS患者较轻度ARDS患者肺泡灌洗液DMBT1存在表达差异，通过扩大样本量应用酶联免疫复合物法在血浆中进行验证，DMBT1水平在对照组、轻度ARDS及重度ARDS组之间比较存在差异，推测DMBT1可能成为早期诊断和评估ARDS患者严重程度的早期检测标志物。Müller等[3]通过ELISA检查57名早产儿和足月儿的120个气管抽吸物中的血管内皮生长因子（VEGF）水平，发现其与DMBT1水平显著相关，进一步通过A549细胞实验发现DMBT1促进肺泡组织中的VEGF的产生，表明 DMBT1在从炎症到再生的转变中发挥重要作用，可能是新生儿肺损伤相关的临床标志物。有关DMBT1作为肺部疾病的临床标志物需要更多的实验以进一步证实。

1.2 晚期糖基化终产物受体(RAGE)是一种与多种炎症性疾病的发病机制密切相关的促炎模式识别受体(PRR)，参与宿主对感染,损伤和炎症的反应。它以两种不同形式存在:膜结合形式和可溶性形式(sRAGE),在肺中含量丰富,其表达主要位于肺泡的基底膜上。Jabaudon等[4]的一项meta分析研究发现，ARDS患者的基线可溶性RAGE水平与90天死亡率具有高度相关性，提示肺泡上皮损伤可溶性RAGE增加，具有预测ARDS预后的应用价值。Wang等[5]的研究发现RAGE在调节与感染相关的ARDS/ALI中的肺液平衡中发挥重要作用，可溶性RAGE的血清和支气管肺泡灌洗液水平可预测肺水肿的严重程度。Calfee等[6]报道了严重ARDS病人血浆RAGE水平明显升高，以及高潮气量通气的ARDS患者死亡率与血浆RAGE水平升高的关系，RAGE水平可能是预测ARDS患者死亡率的潜在指标。

1.3 表面活性蛋白B（SP-B）是一种肺特异性蛋白，由肺上皮Ⅱ型细胞分泌到肺泡中，使血液循环中的SP-B增高。Bersten 等[7]研究发现SP-B水平升高可以预测急性低氧性呼吸衰竭患者ARDS的发展，对于遭受直接肺部损伤的患者，血浆表面活性蛋白-B在预测ARDS(曲线下面积=0.87[0.72-1.02])，其敏感性高达85%(95%CI：55-98%)，特异性高达78%(40-97%)，达到了较为理想的水平。Doyle等[8]研究发现具有免疫反应性的SP-B比SP-A更容易进入血液，血浆SP-B与氧合指数和静态呼吸系统顺应性呈显著负相关性，可以作为肺部创伤的指标。

1.4 克拉拉细胞蛋白（CC16）是一种主要由远端呼吸道或末端细支气管中的Club细胞产生和分泌的抗炎蛋白，血清CC16几乎完全来自呼吸道，因此存在肺特异性。Lin等[9]的回顾性观察性发现，与非ATDS患者相比，ARDS患者血清CC16水平升高，ROC分析显示临界值为33.3ng/mL时，灵敏度和特异性为90.4%和79.8%。并且CC16水平与ARDS的严重程度相关。同样，Jorens PG等[10]的研究发现ARDS患者的血清和BALF中CC16水平均升高，与患者死亡率增加关系紧密。CC16可作为诊断ARDS和判断预后的潜在生物学标记物。Wutzler S等[11]发现与非ARDS患者和健康对照组相比，创伤相关ARDS中严重肺损伤的外伤患者中CC16的血清水平升高显著，此外CC16升高的程度与肺挫伤的体积也具有一定的相关性。

2 血管内皮细胞

2.1 血管性血友病因子（vWF）是主要由内皮细胞合成的大分子糖蛋白，具有调节血小板黏附、聚集和发挥Ⅷ因子载体蛋白的作用，内皮细胞发生破坏之前vWF即可释放入血液循环，血浆中vWF水平对细胞受损程度具有参考价值。El等[12]在40例ALI患儿和40例健康儿童的研究中发现，vWF在患儿组显著升高，并且vWF预测患儿死亡率具有较高的敏感性（94.2%）和特异性（83.1%）。血浆VWF水平与ALI/ARDS患儿预后的密切相关。Ware Lorraine等[13]研究发现无论患者是否患有脓毒症，死亡的ARDS患者中，内皮激活和损伤的程度越重，VWF水平越高，患者的预后越差。

2.2 细胞间粘附分子-1（ICAM-1）是由内皮细胞和上皮细胞产生的一种介导黏附反应的免疫球蛋白分子，分为膜表面分子和可溶性两种类型，在机体炎症反应过程促进免疫细胞游走向炎症部位的浸润。Samransamruajkit等[14]研究发现，与存活组相比，死亡患者血浆sICAM-1水平升高，提示ARDS预后不良与上皮细胞和内皮细胞损伤程度有关。同时，Calfee等[15]研究报道ALI患者血浆和肺泡灌洗液中可溶性ICAM-1水平均高于静水性肺水肿患者。较高的血浆可溶性ICAM-1水平和随时间增加的可溶性ICAM-1水平与ALI的不良临床结局相关。可溶性ICAM-1水平可能成为识别ALI预后不良的标志物。

2.3 多配体蛋白聚糖-1（Syndecan-1）在跨膜硫酸乙酰肝素蛋白聚糖家族成员中研究最为广泛。Syndecan-1在内皮表面层丰富，可以作为内皮糖降解的标记物。Murphy等[16]研究发现在非肺源性脓毒症患者中syndecan-1水平与ARDS相关，脓毒症患者Syndecan-1水平的测量可能有助于识别器官功能障碍和死亡的高危患者。Inagawa等[17]对脓毒症小鼠的研究发现脓毒症肺组织中syndecan-1水平显著降低，肺内皮细胞糖萼明显破坏。这一发现表明糖萼的破坏与脓毒症引起的ARDS所特有的微血管内皮功能障碍有因果关系。由此可见，检测循环中Syndecan-1水平有望成为ARDS患者严重程度的标记物。

2.4 促血管生成素（Ang）是一种血管形成因子，目前已发现发现4种，即Ang-1，2，3，4，其中Ang-2研究广泛，Ang-2在炎症反应中表达增多，主要由血管内皮细胞合成和分泌，增加血管通透性。Li等[18]的一项meta分析研究发现在ARDS患者中，基线Ang-2水平较高的患者具有更高的死亡风险。循环Ang-2水平可以作为独立预测ARDS患者的死亡风险的标记物。叶等[19]研究发现，ARDS患者Ang-2水平与非ARDS患者相比显著升高，对重症患者发生 ARDS 的诊断具有较高敏感度为65.8%和特异度 66.0%，与CC16联合可进一步提高诊断ARDS的灵敏度和特异度。综上所述，Ang-2水平对ARDS患者诊断和预后具有应用价值。

3 炎症标志物

3.1 白细胞介素-6（IL-6）是多种炎性细胞（单核巨噬细胞、成纤维细胞产生、辅助型T细胞2、血管内皮细胞）产生的趋化细胞因子。具有促进淋巴细胞的增殖，调节免疫应答，参与急性期反应的作用。Aisiku等[20]一项纳入200名重型颅脑损伤的患者发现，血浆促炎因子IL-6与急性呼吸窘迫综合征发生相关且具有潜在预测作用。Parsons等[21]多中心研究发现急性肺损伤患者血浆IL-6水平与发病率、病死率相关，炎症的严重程度随临床危险因素的不同而不同，IL-6水平可作为评估ARDS患者炎症程度的标记物。

3.2 白细胞介素-8（IL-8）主要由单核-巨噬细胞分泌的一种细胞免疫因子,可趋化多种免疫细胞。趋化并激活中性粒细胞、促进炎症介质释放、介导细胞毒性反应和局部炎症免疫反应,促进溶酶体酶激活。郑等[22]研究发现，随着疾病严重程度的加重，IL-8水平依次升高，提示IL-8水平对ARDS病情严重程度具有良好的预测价值。郎等[23]对研究报道，ARDS患者IL-8水平与对照组相比在创伤后1周内显著升高，创伤后死亡的ARDS患者比存活者IL-8水平更高。血清IL-8均值与创伤严重程度评分表呈显著正相关。提示IL-8对ARDS病情严重程度及预后具有预测价值。

3.3 白细胞介素-1（IL-1）是由上皮细胞，巨噬细胞，树突状细胞，内皮细胞和B淋巴细胞产生的高度促炎性细胞因子，具有广泛的生物学功能，主要集中在炎症过程的产生和维持上。著名的成员主要有IL-1α，IL-1β和IL-1Ra（受体拮抗剂）。吕等[24]一项前瞻性对照研究发现，与中度ARDS组比较，重度ARDS组IL-1β血浆水平明显升高；同时，与存活组比较，死亡组IL-1β血浆水平亦显著升高。提示IL-1β水平对ARDS严重程度具有参考价值而且可以预测ARDS预后。张等[25]的研究也发现死亡组IL-1β水平显著高于存活组，提示IL-1β可能是ARDS病情严重程度的预测标记物。

3.4 肿瘤坏死因子α（TNF-α）是TNF超家族中研究最多的多效性细胞因子。在病理生理条件下，高水平的TNF-α产生会导致炎症反应的发展，而炎症反应是许多疾病的标志。TNF-α是始动级联炎症反应的重要因子,具有广泛生物功能，同时在免疫调节中也发挥着重要作用。甘等[26]对30例高危患者研究发现最终发展为ARDS组患者TNF-α水平升高，存活组与死亡组TNF-α水平无明显差异，提示TNF-α水平可以作为预测高危患者发展为ARDS的早期标志物。郑等[22]在一项回顾性研究中发现TNF-α水平可以早期预测ARDS的病情进展。

3.5 中性粒细胞外陷阱(NETs)是中性粒细胞胞核染色质释放到胞外的一种具有生物活性的网状结构，其上面具有多种组蛋白，具有杀菌活性，在固有免疫中发挥重要作用。Ojima等[27]研究了3例ARDS患者气管抽吸物中NETs的变化发现，不论是肺内或肺外因素导致ARDS，其气管抽吸物中均可观察到NETs的形成，NETs形成的数量与临床病情严重程度相一致。Bendib等[28]的一项单中心研究发现，ARDS组患者支气管肺泡NETs浓度高于对照组，但是NETs浓度和患者死亡率和机械通气时间无明显相关性。提示NETs可能成为ARDS诊断的标志物，是否能预测患者预后还需要进一步的临床研究。

4 凝血和纤溶标记物

4.1 蛋白质C（PC）也被称为自身凝血酶原IIA和凝血因子XIX，是一种血清丝氨酸蛋白酶酶原,其活化形式活化蛋白质C(aPC)与内皮细胞EPCR结合后，通过降低血管通透性,减少炎症细胞浸润和炎症因子释放，发挥抗凝血作用和细胞保护作用。夏等[29]报道，ARDS病人蛋白C活性明显下降，ROC曲线分析显示蛋白C预测ALI/ARDS的准确性较好。Ware等[30]对8项生物学指标蛋白C、血管性血友病因子抗原、肿瘤坏死因子受体-1、表面活性蛋白D、IL-6、IL-8、细胞间黏附分子-1、纤溶酶原激活物抑制物-1和临床相关指标进行综合研究发现,与单独指标相比，指标的联合应用具有更高的预测价值。

4.2 纤溶酶原激活物抑制剂（PAI）包括四种类型，而PAI-1是组织型纤溶酶原激活物（t-PA）和尿激酶型纤溶酶原激活物（u-PA）的主要抑制剂，属于丝氨酸蛋白酶抑制剂超家族，多种细胞如血管内皮细胞、巨核细胞均可产生，主要贮存于血小板颗粒中，激活血小板时大量释放入血，增强血块的稳定性有利于止血。Koyama等[31]研究发现，与特发性或免疫相关疾病ARDS患者相比，具有直接共同危险因子的ARDS患者，PAI-1水平显著升高。提示PAI-1可能作为区分ARDS亚型的生物学标志物。Yadav等[32]对择期胸部、主动脉血管或心脏手术的成年人的病例对照研究发现，ARDS组的基础纤溶酶原激活物抑制物-1水平较高。提示纤溶酶原激活物-1可能有助于预测术后ARDS的发展。

5 凋亡标记物

Fas/FasL系统可以诱导细胞凋亡，介导免疫系统。细胞凋亡在ALI、ARDS的发病机制中发挥重要作用。Fas是一种糖蛋白，FasL为Fas配体，两者结合后可在细胞内形成死亡诱导信号复合物，介导细胞凋亡。Albertine等[33]研究发现，ALI或ARDS患者肺水肿液中可溶性Fas和可溶性Fas L均显著高于对照组。较高的可溶性Fas浓度与较差的临床结果相关。提示Fas/FasL对ARDS患者预后具有一定参考价值。Thakkar等[34]对小鼠肺内注射FasL siRNA的研究发现，Fas配体的局部（即自分泌/旁分泌）抑制减轻了肺组织中炎症细胞因子，提示FasL在局部组织中具有肺内的病理影响，FasL可能是有价值的肺部治疗靶标。

6 总结与展望

生物标志物的研究对ARDS疾病的认识有着重要意义，生物标志物可用于早期诊断、预测预后、识别ARDS亚型，评估治疗效果，目前通过对肺泡灌洗液、肺呼出气体、肺组织以及血液应用基因组学、蛋白组学、代谢组学、转录组学等生物学技术发现几十种标记物，部分标记物对ARDS的诊断和与预后具有较高的预测价值。但是目前还没有应用于临床的生物标记物，相信随着生物学技术的不断发展，人类对ARDS的发病机制、亚型、治疗等方面的深入研究，高度特异性和灵敏度的标志物将会应用于临床，指导治疗、降低病死率、改善患者预后。