一氧化氮在胸膜疾病中的研究进展

王肖宇 肖敏 申永春 文富强

一氧化氮(Nitric oxide, NO)是一种气体分子，是一种不稳定的生物自由基，常温下为气体，微溶于水，具有脂溶性。NO 作为自由扩散的信号分子，参与多种病理生理过程，介导多种生物学作用，主要包括：作为气道神经递质，舒张气道平滑肌，扩张气管；催化环磷酸鸟苷生成，使血管平滑肌舒张，降低血管压力；抑制血小板聚集，发挥抗凝作用；在宿主防御方面，当巨噬细胞被激活时可产生大量NO及其他炎症介质，杀伤细菌及肿瘤细胞；在炎症调控方面，一方面NO可以抑制中性粒细胞聚集，减少黏附分子表达，发挥其抗炎作用，同时还可调控炎症细胞凋亡，上调促炎细胞因子的产生，放大炎症反应[1-3]。研究发现NO参与了诸多临床疾病的发病与进展，在心血管疾病、神经系统疾病、炎症性疾病、免疫性疾病、肿瘤性疾病等临床疾病中发挥着重要的作用，其基础研究与临床运用日益得到重视[1-3]。

近年来的研究发现NO与呼吸系统疾病关系密切，NO可显著调节支气管平滑肌张力、肺血流量和其他生理过程，如局部宿主防御、氧化应激、气道黏液生成、表面活性物质功能和肺发育，参与一系列呼吸系统疾病的发病与临床评估[4-5]。呼出气中的NO水平与气道炎症及气道高反应性密切相关，在支气管哮喘、慢性咳嗽、上气道疾病、慢性阻塞性肺疾病甚至少见气道疾病的诊断和治疗中发挥了重要作用[6]。最近发现NO与博莱霉素诱导的肺纤维化的发病机制有关，特发性肺纤维化患者肺泡NO显著升高，并与该病的严重程度相关[7-8]。吸入NO可用于部分急性肺损伤或急性呼吸窘迫综合征患者，可短暂改善氧合，用于这类患者的治疗[9]。此外，NO在肺动脉高压的发病机制中也发挥着重要作用，吸入NO 有助于新生儿持续肺动脉高压、心脏术后肺动脉高压患者的治疗[10-11]。

目前，关于NO在胸膜疾病中的研究仍然较少，少数的研究探索了NO与胸膜疾病如结核性胸膜炎、肺炎旁胸腔积液、恶性胸腔积液、恶性胸膜间皮瘤之间的关系[12-13]，本综述旨在总结关于 NO 在胸膜疾病中的病理生理作用的研究现状，为其进一步的基础研究与临床运用提供最新的研究证据。

一、NO与结核性胸膜炎

结核性胸膜炎是结核病的重要肺外表现，巨噬细胞通过诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)产生的NO在抵御及杀灭包括结核分枝杆菌在内的病原微生物中起重要的作用[14-15]，研究发现NO对于结核感染导致的巨噬细胞的转录组改变具有较大的影响，NO一方面通过正向调控HIF-1α促进结核感染导致的基因改变，促进炎症反应，另一方面NO抑制NF-κB信号通路的激活，限制过度的炎症反应，在结核感染导致的严重免疫调节中发挥着重要作用[16]。那么NO与结核性胸膜炎的关系如何呢？

在不同类别的结核病患者中观察到 NO的水平具有异质性，外周血分离的单核细胞中NO的产生在结核性胸膜炎患者中最高，在粟粒性结核病中最低，这可能是由于后者病理学的保护性先天免疫反应的缺陷逐渐增加[17]。NO是否对结核性胸膜炎具有一定的诊断价值目前尚未有标准的答案，国内外的研究均发现对于胸腔积液的患者，渗出液(结核性胸膜炎/恶性胸腔积液)中NO水平均高于漏出液，但是结核性胸膜炎与恶性胸腔积液组之间的胸水NO水平未见明显差异,对于结核性胸膜炎的诊断价值有限[18-19]。需要注意的是，这些研究发表时间较早，还需要更多的研究证实与探索NO对结核性胸膜炎的标记物功能。

进一步的机制研究发现，NO 是由 L-精氨酸作为前体合成的，精氨酸-NO 通路可能与结核性胸膜炎的发病机制有关，研究发现结核性胸膜炎患者胸腔积液中精氨酸活动性下降，NO升高，精氨酸酶活性降低可能导致精氨酸累积，导致免疫细胞和间皮细胞合成 NO 增强，这反映了结核性胸膜炎的宿主防御机制[20]。进一步的研究发现，TLR-2参与了BCG和H37Rv介导的胸膜间皮细胞的NF-κB与MAPKs信号通路激活，TLR-2敲除后通过调节iNOS下调胸膜间皮细胞NO的产生，TLR-2介导的NO信号通路可能在结核性胸膜炎的发病机制中发挥着重要的作用[21]。结核性胸膜炎患者的胸膜损伤修复机制复杂，研究发现TGF-β可以抑制大鼠胸膜间皮细胞iNOS的表达进而抑制NO的合成，NO在结核性胸膜炎的胸膜组织损伤与修复中可能发挥着一定作用[22]。国内的研究提示，NO 在胸膜局部大量合成，参与胸膜组织的损伤及胸水渗出过程，加重炎症反应和成纤维细胞增殖，促进局部纤维化形成。因此胸膜腔内NO 的大量生成可能是诱发结核性胸膜炎胸膜纤维化形成的因素，糖皮质激素可能通过调控NO产生抑制结核性胸膜炎胸膜纤维化[23]。整体而言，NO与结核性胸膜炎的研究仍相对较少，还需要更多的研究来进行探索NO在结核性胸膜炎中的标志物潜能以及在胸膜损伤修复中的潜在机制与干预靶点。

二、NO与恶性胸腔积液

恶性胸腔积液(Malignant pleural effusion, MPE)指原发于胸膜的恶性肿瘤或者其他位置来源的恶性肿瘤转移至胸膜导致的胸腔积液，临床上以后者较为常见，如肺癌、乳腺癌、胃肠道肿瘤的转移均可导致MPE的产生[24]。既往的研究均发现，NO在MPE患者胸腔积液中的浓度最高[18-19]，提示NO与MPE密切相关，但是与结核性胸膜炎相比并未观察到显著差异，后续发表的研究亦提示NO可能不适合用于以淋巴细胞为主的胸腔积液的鉴别诊断[25]，其诊断标志物功能还需要进一步研究。在MPE的产生过程中，VEGF介导的新生血管形成是MPE产生的重要的原因，多个研究发现NO可以促进VEGF的表达[26]，NO介导的VEGF信号通路可能是MPE产生的重要原因。此外NO作为膜通透性介质的功能可能与胸膜的淋巴吸收相关，在癌症转移的过程中发挥作用，因此调控NO可能有助于MPE的控制。在利用黑色素瘤细胞构建的小鼠肿瘤转移模型中，与野生型小鼠相比，iNOS敲除小鼠的肺部转移瘤较少，形成的胸腔积液量也较少，同时也伴随着VEGF表达的下降[27]。但是新近的研究发现，在iNOS敲除小鼠构建的MPE模型中，在胸腔积液与血清中均未检测到NO表达下降，但是与WT小鼠相比, iNOS敲除小鼠的胸膜血管通透性增强, 胸水量增加, 生存期缩短, 证实了NO通过影响MPE小鼠胸膜血管通透性而抑制MPE的形成。同时NO可促进Th1细胞的分化并抑制Th17细胞的分化, 从而调节MPE中Th1/Th17细胞免疫反应[28]。这些研究提示NO在MPE中的作用机制是复杂的，可能与不同的肿瘤类型诱导MPE相关，未来还需要进一步的研究进行探索。

三、NO与恶性胸膜间皮瘤

恶性胸膜间皮瘤是原发于胸膜、侵袭性高的恶性肿瘤，临床表现与侵袭行为有关，如果治疗不及时，中位生存期较短，临床预后欠佳[29]。免疫组化研究发现iNOS在恶性胸膜间皮瘤中的表达明显上调[30]，提示了NO在恶性胸膜间皮瘤中的潜在作用。那么NO在恶性胸膜间皮瘤中是如何调控的呢？石棉暴露是恶性胸膜间皮瘤最重要的危险因素之一，研究发现石棉通过NF-κB途径激活 iNOS，另一方面通过直接磷酸化下调内皮型一氧化氮合酶(eNOS)，从而上调NO的产生[31]。石棉还可以通过抑制Rho信号通路上调间皮瘤细胞中NO的产生[32]。这些研究提示NO与恶性胸膜间皮瘤的产生与临床进展密切相关。在机制研究中，基础研发发现，NO参与了低温等离子体激活的林格氏乳酸盐介导的恶性间皮瘤细胞的铁坏死，低温等离子体激活的林格氏乳酸盐暴露通过瓜氨酸-NO循环诱导NO的产生，进而参与恶性间皮瘤细胞的铁坏死，参与恶性间皮瘤的病理生理学进程[33]。临床研究方面，胸腔内注射IL-2是治疗恶性胸膜间皮瘤的一种临床方法[34]。一项临床探索了NO在IL-2治疗恶性胸膜间皮瘤中的潜在作用与机制，该研究纳入12例恶性胸膜间皮瘤患者，检测了IL-2治疗前、治疗24小时、48小时后胸腔积液NO水平，研究发现胸腔内注射IL-2治疗后，胸腔积液中的NO水平随着时间的推移逐渐降低，提示NO可能参与了IL-2介导的抗恶性胸膜间皮瘤效应[35]。靶向NO有可能为恶性胸膜间皮瘤的治疗寻找到潜在的新型干预方式与药物。

四、NO在胸膜疾病诊治中的临床展望

整体而言，目前关于NO在胸膜疾病中的研究仍然相对较少，相应的机制与临床研究仍不够深入，在未来的研究中，在如下方面需要注意加强研究。第一，继续充分探索NO的标志物功能，NO在结核性胸膜炎、MPE患者的胸腔积液中浓度升高，是否对相应的疾病具备临床鉴别诊断价值，或者对不同病因导致的MPE亚组是否具有诊断价值，对临床治疗反应是否具有预测价值，对临床预后是否具有评估价值，目前尚没有足够多的研究证据来回复这些问题，还需要更多高质量的研究证据来探索；第二，围绕着NO及其相关信号通路，探索靶向NO的胸膜疾病治疗新方法，既往研究证实了NO在结核性胸膜炎、MPE、恶性胸膜间皮瘤中的潜在作用，NO可能是治疗上述胸膜疾病的重要载体，靶向NO及其相关信号通路可能是治疗胸膜疾病的重要手段。但是需要注意的是，NO的生理学功能具备双面性，同时具备抗炎与促炎的作用，如何精准调控NO的表达与释放治疗胸膜相关疾病还需要深入的探索。

综上，NO通过调节各种生理和病理生理功能在胸膜疾病中发挥着重要作用，既往在该领域开展的研究工作很少，需要进一步的研究，探索关于检测NO或靶向 NO途径用于胸膜疾病诊断和治疗管理的可行性。