C型利钠肽(CNP)在炎性疾病中的诊疗进展以及对慢性阻塞性肺疾病应用价值的展望

岳钰冰，蒋幼凡

(重庆医科大学附属第二医院，重庆 400000)

0 引言

C型利钠肽(C-Type Natriuretic Peptide，CNP)是利钠肽家族中最古老、最保守的一员，人、猪、大鼠中成熟CNP的一级结构几乎完全一样[1]。人类CNP基因位于2号染色体长臂末端2区4带(2q24-qter)，其基因表达产物是含有103个氨基酸的前体肽，称之为proCNP(CNP前体)。血清氨基末端前C型钠尿肽(amino-terminal pro-C-type natriuretic peptide,NTproCNP)是CNP更稳定的代谢产物，它在细胞内切蛋白酶“fusin”的作用下，被切割为含有53个氨基酸的CNP-53，CNP-53又在另一种细胞外酶的作用下被切割为含有22个氨基酸的CNP-22[2]，两者的功能是相似的[3]。

CNP最初是从猪脑中被提纯的，后来发现它也在内皮细胞、巨噬细胞、心脏、肾脏、软骨细胞和血细胞中合成，特别是在中枢神经细胞和外周组织中的内皮细胞中高表达[4]。哺乳动物中发现有三种利钠肽受体，NPR-A(也被称作GC-A、NPR1)、NPR-B(也被称作GC-B、NPR1)和NPR-C(也被称作清除受体、NPR3)。NPR-A在肾上腺、脑、血管平滑肌、肺、肾、脂肪、心脏有表达，NPR-B在软骨细胞、脑、肺、血管平滑肌、子宫表达，NPR-C几乎在所有组织中有表达[5]。NPR-C在很长一段时间被认为只能介导清除利钠肽，后来被发现也可以介导合成代谢[6]。利钠肽家族的成员均有不同程度的利钠、利尿、舒张血管的作用，但CNP在这些方面的作用较弱[7]，而它作为一种炎性介质近年来被较多研究。CNP通过自分泌/旁分泌途径，与很多炎症介质有密切的联系，例如TNF-α、TNF-β、IL-1α、IL-1β等。本文综述CNP和NT-proCNP在炎症中的研究进展，并特别讨论了CNP在慢性阻塞性肺疾病中的应用价值。

1 CNP与非感染性炎症

1.1 CNP与骨关节炎

IL-1β是一种促炎介质，主要由单核/巨噬细胞产生[8]，是环氧化酶-2(COX-2)的诱导剂，能诱导大量的前列腺素E2(PGE2)产生。在骨关节炎中，CNP呈浓度正相关地抑制NO和PGE2的释放，甚至还能完全消除IL-1β引起的NO和PGE2的释放；CNP不仅能促进细胞增殖和蛋白质代谢，而且在不同浓度刺激下产生不同类型胶原，还抑制IL-1β介导的分解代谢[9]。研究表明，CNP通过CNP/NPR-B/GC-B/cGMP通路介导细胞外基质的合成代谢，还阻止了IL-1β的分解代谢[9-10]。CNP已被验证对骨关节炎有治疗作用[11]。

1.2 NT-proCNP与帕金森病(Parkinson's Disease, PD)

小胶质细胞是一类固有免疫细胞，它的激活释放促炎细胞因子，被认为是帕金森病重要的病理过程[12]。PD患者血清IL-1β、IL-6、脑脊液TNF-α明显升高，其中血清IL-1β、脑脊液TNF-α与帕金森病的快速进展相关[13]。在Dariusz Koziorowski等人的一项临床前瞻性病例对照研究中，发现TNF-α和NT-proCNP在PD患者血清中都有升高，并呈正相关[14]，但也有小部分研究分别提示血清NT-proCNP、TNF-α是降低的[15][16]，这种不一致性还未得到很好的解释，可能需要设计良好的对照试验去进一步验证。

1.3 CNP与代谢相关脂肪性肝病(Metabolic-dysfunctionassociatedfatty liver disease, MAFLD)

MAFLD分为一般的肝脂肪变性(NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。NASH的特点是肝细胞损伤伴肝脂肪变性、炎症和纤维化。脂肪组织的非脂肪细胞成分中有内皮细胞、巨噬细胞和多种其它细胞，肝窦内皮细胞是肝内皮细胞的主要类型，是NASH进展的关键。巨噬细胞引起的代谢性炎症和巨噬细胞-脂肪细胞相互作用参与脂肪变性[17]。CNP通过抑制TNF-α、IL-1β和IL-6减少对巨噬细胞的招募：在高脂喂养诱导的NASH模型中，E-CNPTg小鼠(一种转基因小鼠，CNP基因在内皮细胞中过度表达)的肝脏中发现TNF-α、IL-1βmRNA减少、巨噬细胞的浸润减少、胶原基质减少，但在CDAA喂养(乏胆碱饮食也就是L-氨基酸饮食)诱导的NASH模型中，仅仅检测到实验组小鼠血清TNF-α浓度降低[18]。

1.4 CNP与失血性休克中的急性肾损伤

急性失血性休克后的急性肾损伤机制复杂，潜在的机制包括活性氧(ROS)的产生和休克/液体复苏引起的严重炎症反应，抑制上述机制可以是肾脏免收损伤[19]。Gan Chen等人在失血性休克晶体液复苏后的小鼠研究中，将CNP微量泵入探究其对于肾脏的炎症作用的影响，较空白组，肾脏丙二醛(脂质过氧化产物)、髓过氧化物酶(MPO，代表着中性粒细胞积累)减少，肾脏的IL-1β、IL-6、TNF-α减少，特别是TNF-α被抑制，肾脏病理切片也提示管状细胞肿胀和间质性炎症减轻，血清肌酐较对照组无升高[20]。因此，CNP抑制IL-1β、TNF-α的升高，从而抑制肾脏的炎症反应。他们先前的研究还表明CNP通过抑制NF-KB和p38信号通路减轻炎症反应[21]。

2 CNP与感染性炎症

2.1 CNP在脓毒症中的应用

在2016年2月发布的第三个脓毒症和脓毒性休克的国际共识中，脓毒症(Sepsisi，SP)被认为是宿主对感染的反应紊乱，以致威胁生命的器官功能障碍[22]，脂多糖(LPS)诱导的脓毒症模型被广泛运用。1993年的牛颈动脉细胞试验表明LPS在100ng/mL的浓度能显著刺激CNP的分泌，LPS刺激6小时后就能检测到CNP的升高，呈现出时间、浓度依赖性[23]。1994年的一项小样本临床研究最先发现CNP-53在脓毒性休克(septic shock)病人中有明显升高[24]，很多临床研究发现血清NT-proCNP在诊断脓毒症上有较高的诊断价值。

2.1.1 脓毒症与全身炎症反应综合征(systemic inflflammatory response syndrome, SIRS)的鉴别

脓毒症一定合并SIRS，但后者可能由非感染因素导致(称作“非感染性全身炎症反应综合征”，noninfectious forms of systemic inflflammatory response syndrome，NSIRS)，例如严重创伤往往伴随严重的炎症反应，其中有很大一部分还会发展为脓毒症，常规的检测方法，例如如血培养、病理切片等，很难快速将二者区分；一些细胞因子，例如TNF、IL-6，IL8,IL-10，虽然与SIRS的预后相关，但也无法区分二者[25][26]。因为LPS刺激CNP分泌量较IL-1更为显著[23]，理论上CNP被用于脓毒症的早期诊断更可靠。

2.1.2 影响诊断价值的情况

2.1.2.1 脓毒性腹膜炎(Septic peritonitis, SP)

在犬的脓毒症中，亚组分析将脓毒性腹膜炎这一组去除后，NT-proCNP诊断脓毒症的敏感性从65.5%提高到94%，AUC从0.71也增加到0.92，特异性在89%左右变化不大[27]。进一步研究发现，无论是血清还是腹水中的NT-proCNP对于脓毒性腹膜炎的诊断价值都很低[28][29]，可能涉及到CNP在腹腔内存在早期清除，亦或是腹腔和血清的CNP来源不同，腹腔内的CNP可能源自于腹腔巨噬细胞[30]。另外，目前没有研究区分原发性腹膜炎和继发性腹膜炎，还需要进一步讨论NT-proCNP在二者中的区别。

2.1.2.2 脑损伤

同样地，在对多发性创伤(MT)并发脓毒症的诊断中，也需将脑损伤(TBI)除外。一项双中心研究发现MT后无论是否并发脓毒症血清NT-proCNP无明显差异，但进行亚组分析时(分为MT不合并TBI、MT合并TBI、TBI三组)发现不合并TBI时，NT-proCNP在创伤后2～6天都有良好的预测价值，并在临床诊断前2～3天较非SP组有明显升高。在第2-6天，循环NTproCNP的最佳临界值在1.6～3.1pmol/L，并达成了高灵敏度(83%-95%)和特异性(83%-86%)。同样在TBI组，血清NT-proCNP的值反而更低[31]。

2.1.3 脓毒症相关性脑病(sepsis-associated encephalopathy，SAE)

SAE是脓毒症常见的并发症，可能遗留永久性神经认知功能障碍和功能损伤。在SAE患者中，NT-proCNP在脑脊液中较血清中的更高，而且二者在病程中有一定的正相关[32]，血清和脑脊液中NT-proCNP的差异可能源于局部炎症和血脑屏障的存在，脑脊液中更高的CNP也可能不来自于内皮细胞而来自于神经系统或是单核/巨噬细胞。PI3K/Akt通路是神经元生存中重要的信号通路，也在急性炎症中起到负调控作用，这种对于炎症的负调控作用参与了SAE的脑保护[33]。CNP能够增强LPS刺激引起的Akt磷酸化，抑制PI3K/Akt通路逆转了CNP对ICAM-1和VCAM-1抑制作用[34]，说明CNP通过PI3K/Akt通路抑制粘附分子的表达参与脑保护，抑制炎症的进展。在LPS诱导的内皮炎症反应中，CNP可以通过抑制NF-KB和p38信号通路减轻炎症反应[34]。

2.2 CNP与恶性疟

恶性疟的一个关键发病机制血管内皮细胞的激活，其中促炎因子表达上调粘附分子，导致pRBCs、单核白细胞、血小板在血管壁的固存[35]，pRBCs、在缺氧或者IL-1β下诱导内皮细胞产生ET-1[36]。Ca2+至少通过两种机制使肌球蛋白磷酸化，使P选择素通过WPBs囊泡的胞吐作用到细胞膜内表面；Ca2+还使细胞磷脂酶A2(cPLA2)活化，此酶将膜磷脂酰胆碱切割成“花生四烯酸”和“溶血磷脂酰胆碱”，迅速乙酰化成内皮细胞衍生的酰基血小板活化因子(PAF)；P选择素与PAF结合，招募白细胞[37]。而CNP通过依赖于cGMP信号抑制ET-1产生的Ca2+发挥抗炎的作用[38]。但在儿童恶性疟的临床试验中，观察到恶性疟的ET-1较健康组高，治疗后下降，NT-proCNP较健康组低，治疗后无明显改变[39]。这可能涉及到炎症反应导致的内皮细胞损伤和功能障碍[40]。

2.3 CNP与铜绿假单胞菌

钠尿肽家族与环状抗菌肽有相似结构，所以具有抗菌活性。CNP通过以下机制降低铜绿假单胞菌的毒力：(1)干扰铜绿假单胞菌脂多糖的合成以减少细菌的毒素[41]。(2)减轻铜绿假单胞菌的侵袭性：1)抑制IV类菌毛的产生减轻细菌粘附性[42]；2)抑制EnvC[43](能对抗阳离子抗菌肽恢复细菌对抗生素敏感性)，间接增加疏水性，抑制粘附；3)CNP可以与AmiC蛋白(一种细菌传感器，与人类NPR-C具有相同的结构和药理学特征[44])特异性结合，而后AmiR增加，导致AmiE的转录增加，AmiE在过量时抑制细菌毒力[45]。

随着抗生素的滥用，越来越多的铜绿假单胞菌出现耐药。生物膜(biofifilm)的形成影响细菌对抗生素的敏感性，一些抗生物膜化合物的使用可以恢复细菌对联合使用抗生素的敏感性，如阳离子抗菌肽(cationic antimicrobial peptides，CAMPs)[46]。CNP在10nM～1uM呈浓度相关地强烈抑制生物膜形成[47]：抑制铜绿假单胞菌产生的Rha-Rha-C10-C12(一种属于鼠李糖脂的脂质，通过微群形成、表面活性影响生物膜的形成，还通过维持蘑菇状结构之间的流体通道来维持生物膜结构)[48]；增加膜的流动性，间接影响生物膜的稳定性[47]。但CNP不抑制细菌的生长[47]。

CNP对铜绿假单胞菌毒力和耐药性的影响，充分证明了它的抗菌性，可作为新的辅助治疗靶点，但需要更进一步的动物实验来验证它的抑菌性，同时具体的宿主-微生物之间的信号通路还待进一步研究。

3 CNP在慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease, COPD)中的应用

慢性阻塞性肺疾病是以持续性气道炎症为特点，其炎症细胞以中性粒细胞和肺泡巨噬细胞为主，它们释放大量的炎症介质，例如TGF-α、IL-1β[49]。近年的研究表明NLRP3炎性小体在COPD的发生发展中的发挥重要的作用。NLPR3炎性小体受到某些刺激，例如细菌病毒感染，产生多蛋白复合体可激活半胱天冬酶(caspase-1),caspase-1加工IL-1β和IL-18的前体产生IL-1β、IL-18等前炎症介质，激活炎症反应[50]。有较多小样本前瞻性病例对照的临床研究表明，单核巨噬细胞、血清及肺泡灌洗液中NLRP3炎性小体、IL-1β在AECOPD表达明显高于COPD稳定期患者，而COPD稳定期患者又显著高于健康人，这可能与下呼吸道六种常见病原体的负荷呈正相关[51]。在大鼠中使用caspase-1抑制剂可抑制过度激活的炎症反应。NF-KB抑制剂可以降低caspase-1水平，从而减轻炎症[52]。上文中提到肺组织中表达三种利钠肽受体，CNP通过NF-KB通路抑制炎症，能够抑制甚至抵消IL-1β的促炎作用，是否在NLPR3炎性小体信号发挥作用需要更多的研究证明。

慢性阻塞性肺疾病发生发展过程中也存在内皮功能障碍[53]。RHOA(一种小G蛋白)和RHO依赖性激酶水平与COPD患者内皮功能障碍水平有关[54]。炎症反应涉及到I型内皮活化：其中PGI2和NO使血管平滑肌舒张，使局部血流的增多；随后肌球蛋白轻链(MLC)通过RHO依赖性激酶磷酸化增加，内皮细胞的间隙打开，血浆蛋白渗出；MLC使P选择素通过胞吐作用到细胞膜内表面，P选择素与PAF结合，招募白细胞[40]。上文提到骨关节炎中，CNP抑制NO和PGE2的释放，理论上CNP能抑制I型内皮的活化。另，胰岛素抵抗也可能在COPD患者内皮功能障碍的发展中起作用[55]，而CNP对小鼠非脂肪性肝炎中的胰岛素抵抗有改善作用[18]。所以，CNP可能通过以上两点改善内皮功能障碍，从而减少内皮细胞的炎症。

COPD患者的血清有更高的NF-KB表达[56]，糖皮质激素主要是抑制NF-KB转录发挥抗炎的作用[57]。AECOPD患者常常使用糖皮质激素，但部分患者的存在糖皮质激素抵抗，机制包括糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor，GR)和组蛋白的长时间乙酰化，从而阻止GR与NF-KB的结合[58]。前文中推测CNP可能是NF-KB信号通路的上游作用因子，CNP已经被运用到骨关节炎的治疗中，那么CNP也可能治疗存在糖皮质激素抵抗的患者。

铜绿假单胞菌是医院获得性肺炎的常见病原菌，AECOPD患者因为使用呼吸机更容易感染，FEV1%占预计值＜50%或COPD末期的患者更有可能出现铜绿假单胞菌的感染，这部分患者既往频繁急性加重，使用广谱抗生素，多重耐药菌种也并不少见，这种情况下能够选择的抗生素有限，例如多粘菌素，但存在肾毒性和耳毒性。CNP能够减轻铜绿假单胞菌毒力，并且能抑制生物膜的形成改善耐药，对多重耐药铜绿假单胞菌的治疗可能发挥作用。

4 小结与展望

在非感染性炎症中，CNP能够抑制一些炎症因子，特别是TNF-α、IL-1β，减少白细胞的招募、胶原的合成代谢；在脓毒症中，CNP在脓毒症中升高，有一定的早期诊断价值，它抑制过度的炎症反应，但存在脓毒性腹膜炎、脑损伤时，血清的水平可能不能反应其真实值；在恶性疟中，CNP可能通过降低细胞内Ca2+抑制内皮细胞炎症，但可能由于内皮细胞的损伤，血清中的NT-proCNP水平反而降低；CNP还能对铜绿假单胞菌有抑菌活性，同时影响它生物膜的形成，有可能成为解决铜绿假单胞菌耐药性的治疗靶点；在慢性阻塞性肺疾病的内皮功能障碍中，CNP可能从2条途径抑制内皮功能障碍CNP能够抑制IL-1β、TNF-α，笔者认为CNP可能是N F-KB的上游因子，抑制NF-KB信号的转导，在存在糖皮质激素抵抗的COPD的治疗中，可能发挥重要作用。

TNF-α、IL-1β是COPD中重要的促炎介质，CNP能直接抑制它们的分泌；NF-KB在COPD中有过度的表达，NLRP3炎性小体在COPD的发生发展中的发挥重要的作用，NF-KB抑制剂可以降低NLRP3炎性小体产物caspase-1水平，从而减轻炎症；CNP还抑制内皮活化必需的Ca2+发挥抗炎作用；铜绿假单胞菌感染常发生于插管病人的感染，CNP对铜绿假单胞菌表现出抑菌性并且能改善它的耐药性；内皮功能障碍存在于COPD中，CNP可能通过抑制I型内皮细胞的活化剂改善胰岛素抵抗改善内皮功能障碍。

综上，CNP是一种抗炎因子，可能作为COPD的新型炎症标志物，在COPD的炎症反应及铜绿假单胞菌感染中有着重要价值。