多糖包被在急性呼吸窘迫综合征发生、诊断及治疗中的作用研究进展

刘文丽，刘庆括，董金燕，文宇奇，刘委宏，刘阳，郝浩

1 山东中医药大学第一临床医学院，济南 250014；2 山东中医药大学第二临床医学院；3 山东中医药大学附属医院重症医学科

急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是重症监护室常见的危重症。研究发现，ARDS的患者数量占ICU患者数量的10.4%，病死率达40%［1］。而且在COVID-19大流行的环境下，ARDS的发病率可能更高。因此，探究ARDS的发病机制及新的治疗方法刻不容缓。机体失控的炎症反应是引发ARDS的根本原因，广泛肺水肿和肺泡塌陷是ARDS病理改变的基础。炎症细胞聚集和活化可导致肺血管内皮细胞、细胞间紧密连接及肺泡上皮细胞被破坏，从而引发纤维素渗出、肺实变、肺不张、肺间质水肿等病理改变，是造成ARDS的直接原因［2］。多糖包被是肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞表面基质的重要组成部分，是位于内皮细胞腔面的一层复杂的网状屏障性结构，即内皮表面层，由核心蛋白和糖胺聚糖侧链构成。核心蛋白由蛋白聚糖和糖蛋白组成，蛋白聚糖最主要的成分是多配体聚糖，糖胺聚糖侧链包括硫酸乙酰肝素（HS）、硫酸软骨素（CS）、透明质酸（HA）和硫酸角质素等。多糖包被广泛存在于心脏、肺脏、肾脏等组织器官的血管内皮细胞中，具有调节白细胞黏附、抑制血栓形成、维持细胞骨架、减少氧化应激、选择性滤过、维持正常血管内外的胶体渗透压等作用，从而保护细胞的结构和功能，调节血管通透性，维持内皮屏障［3］。多糖包被在肺部具有两种特异性作用：①调节表面活性物质及影响血管张力，促进Ⅱ型肺泡上皮（ATⅡ）细胞更新和修复、感受流体切应力，诱导细胞内信号产生、调节内皮细胞NO释放，从而进一步调节血管通透性［4］。②多糖包被中的HA可包裹肺巨噬细胞并促进其存活，从而保证肺泡的清除和防御功能［5］。ARDS发病时多糖包被的破坏将打破机体损伤与防御的平衡，激活炎症反应，导致肺功能损伤，从而引发全身多器官功能衰竭。本研究对多糖包被在ARDS发生、诊断、病情判断及治疗中的作用作一综述，为临床治疗ARDS提供重要思路。

1 多糖包被在ARDS发生中的作用

在ARDS的发生过程中，有大量细胞因子和促炎介质形成。促炎症细胞因子常刺激肺内巨噬细胞进一步释放组胺、蛋白酶、肝素酶等，这些物质会引起多糖包被的降解，而多糖包被的降解会暴露细胞膜表面黏附分子，脱落的HS能够趋化性吸引白细胞，促进其在炎症部位的聚集，与肺组织损害之间形成恶性循环［6］。多糖包被组分丢失轻者表现为HS和CS裂解，重者表现为核心蛋白及其糖胺聚糖侧链的完全丢失。一项通过内毒素（LPS）诱导小鼠血管内皮细胞多糖包被及肺泡上皮细胞多糖包被脱落的实验发现，LPS诱导的小鼠ARDS可导致肺血管内皮细胞及肺泡上皮多糖包被的降解，肺泡HS和多配体蛋白聚糖1（Syndecan-1）表达降低了42%［7］。另一项研究通过LPS诱导小鼠肺损伤，采用肝素酶Ⅰ/Ⅲ降解肺泡上皮HS和CS，并与强力霉素治疗进行对比，结果显示肺泡上皮HS降解与肺泡通透性增加以及炎症程度均呈正相关关系，但不是惟一的影响因素，提示HS的降解可能参与肺泡屏障通透性增加及肺水肿形成［8］。ARDS会造成多糖包被的降解，多糖包被的弥漫性和持续性损伤会导致广泛的内皮功能障碍、通透性改变，以及阻碍氧气和营养物质输送到细胞，进而加重ARDS病情［9］。造成多糖包被降解的机制有：①ARDS的炎症反应介导多糖包被功能受损。已有研究证明，肿瘤坏死因子α（TNF-α）、活性氧自由基/活性氮自由基、蛋白酶、细菌脂多糖等均会引起多糖包被的降解［10-12］。研究显示，ARDS患者血浆糖胺聚糖片段、乙酰肝素酶水平均较正常人升高，这说明多糖包被降解与炎症反应的严重程度和血管内皮通透性存在正相关关系［13］。②缺氧、缺血和低灌注均会破坏多糖包被［14］。在患有全身或局部缺血患者的血浆中，多糖包被的主要成分Syndecan-1和HS水平升高［15］，缺血再灌注损伤会迅速改变多糖包被的厚度及均匀度［16］。③酶解反应。RUBIOGAYOSSO等［17］研究表明，由缺血再灌注损伤引起的多糖包被降解是由活性氧介导的，而活性氧是一种可以和多糖包被结合的酶。除此之外，肝素酶、神经氨酸酶或链霉蛋白酶均会引起多糖包被降解，由血小板或炎症细胞产生的乙酰肝素酶也可以降解多糖包被，甚至在ARDS的发生发展过程中形成恶性循环［15］。

2 多糖包被在ARDS诊断及病情判断中的作用

多糖包被降解被认为是影响ARDS加重的决定性因素。HA、HS、CS、Syndecan-1等水平改变及变化程度可体现多糖包被的破坏程度及改善程度，同时也与炎症反应、内皮损伤、凝血紊乱、血管通透性等存在相关关系［18-19］。已有动物实验证实，ADRS动物模型血液中反映多糖包被损伤的生物指标如HA、Syndecan-1、硫酸乙酰肝素1水平均升高［18-19］。在全身性炎症和急重症疾病患者体液中可检测到多糖包被的脱落成分，在ARDS患者血液中可检测到多糖包被的降解产物，如HA、Syndecan-1、硫酸类肝素含量明显升高，且在直接肺损伤与间接肺损伤导致ARDS的患者中存在差异［19-20］。临床研究表明，多糖包被与ARDS患者器官功能障碍、严重程度和病死率甚至预后明显相关［21］。血浆Syndecan-1水平与炎症反应、凝血功能紊乱程度均呈正相关关系，且是患者预后的独立预测因子［22］；而升高的血浆HA水平可能是肺损伤的生物学标志物，并与患者的机械通气时间呈正相关关系［19］。这些研究证明，临床上可通过检测患者体液中多糖包被的脱落成分来预估ARDS的严重程度。ARDS患者血浆多糖包被降解后成分含量明显升高，且与ARDS的严重程度呈正相关关系。因此，血浆多糖包被脱落产物如HA、HS、CS、Syndecan-1可作为ARDS诊断、病情判断的相关指标［13］。

3 ARDS治疗中的多糖包被保护策略

多糖包被与ARDS的发生发展关系密切，在ARDS早期保护多糖包被可以避免后期发生多脏器损害。积极的液体管理、抗炎治疗、补充血浆蛋白、使用各种酶抑制剂、控制血糖、直接补充人工合成多糖包被和多糖成分、外源性超氧化物歧化酶—过氧化氢酶、抗氧化剂的应用等均可以直接保护多糖包被成分，或是通过改善多糖包被内环境来保护多糖包被，从而在ARDS的治疗过程中取得了一定效果。

3.1 积极的液体管理 积极的液体管理对于改善ARDS患者的肺水肿具有重要的临床意义［23］。过量输注液体会影响胶体渗透压，并且造成多糖包被的破坏。液体过负荷和快速给予晶体或胶体液体补液会导致血液和血浆蛋白成分被稀释，使多糖包被屏障变薄且稀疏，在外力作用下更易脱落［24］。

3.2 抗炎治疗 糖皮质激素（如氢化可的松、甲泼尼龙等）具有较好的抗炎作用［25］，可抑制低灌注后HA、Syndecan-1、硫酸乙酰肝素水平降低，使炎症因子释放减少，从而减轻炎症反应对多糖包被的破坏。动物实验表明，糖皮质激素可以减少由TNF-α引起的组织水肿形成和多糖包被脱落［26］。

3.3 补充血浆蛋白 研究证明，低蛋白血症会引起ARDS患者病情加重、病死率升高［23］。输注白蛋白可提高胶体渗透压，增强多糖包被的机械稳定性，减少白细胞黏附，减轻ARDS患者缺血再灌注损伤引起的多糖包被降解，从而对多糖包被发挥保护作用［27］。

3.4 使用各种酶抑制剂 ①肝素类药物和抗凝剂：除了抗凝作用外，此类药物可通过拮抗蛋白毒性、抑制肝素酶、抑制基质金属蛋白酶9（MMP-9）等途径，来抑制炎症因子的产生和释放，从而保护多糖包被、降低血管通透性［28］。②TNF-α抑制剂（如依那西普）：该类药物可作用于TNF-α转化酶，从而发挥抑制效果，减轻炎症反应，从而减轻LPS介导的多糖包被组分脱落。③蛋白酶抑制剂（如多西环素、抗凝血酶Ⅲ）：该类药物可减轻炎症反应和缺血再灌注损伤引发的多糖包被降解。

3.5 控制血糖 血糖会刺激多糖包被的脱落，糖尿病患者血浆HA和透明质酸酶水平明显升高，而控制血糖后活性氧明显减少，多糖包被的氧化损伤也明显减轻［29］。

3.6 直接补充人工合成的多糖包被和多糖成分

已有工艺研发纳米级糖材料，即通过“精确多糖包被编辑”来合成糖材料，用以补充多糖包被的成分和功能。研究表明，人工合成的硫酸乙酰肝素可恢复被破坏的多糖包被，而外源性透明质酸（HMW-HA）具有恢复受损多糖包被功能和增强内皮多糖（EG）屏障完整性的作用［30］。

3.7 外源性超氧化物歧化酶—过氧化氢酶 此类药物可以快速抑制超氧自由基，杀死细菌，减轻内皮细胞表面损伤［31］。

3.8 抗氧化剂 HA降解产物可以诱导活性氧产生，VANDENBERG等［32］发现输注抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸和丙半胱氨酸能够抑制高血糖诱导的多糖包被脱落。

综上所述，多糖包被脱落会破坏细胞间的紧密连接，增加肺泡—毛细血管通透性，从而引发肺水肿，加重患者病情，导致病死率升高；多糖包被可能成为诊断ARDS和判定病情严重程度的生物标志物，保护多糖包被可能成为临床治疗ARDS的新方向。多糖包被可作为ARDS诊断、病情判断以及预后评价的生物学指标，同时为ARDS的治疗提供了新思路。