趙家義 韓一平

1海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院全科醫(yī)學(xué)科,上海200433;2海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)海醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科,上海200433

海水吸入型肺損傷 (seawater drowning induced acute lung injury,SWD-ALI)是指當(dāng)海水進(jìn)入肺內(nèi)破壞了肺泡膜上皮屏障,肺泡腔被蛋白滲出充滿引起肺水腫,導(dǎo)致氣體交換障礙,表現(xiàn)為呼吸困難、低氧血癥和ARDS,甚至死亡[1]。炎癥反應(yīng)是SWD-ALI發(fā)生發(fā)展中最為重要的因素之一,其中巨噬細(xì)胞等炎性細(xì)胞浸潤(rùn)是重要的病理表現(xiàn)。肺泡巨噬細(xì)胞 (alveolar macrophages,AM)作為肺免疫系統(tǒng)的主要作用細(xì)胞和肺炎癥微環(huán)境的重要組成,不僅是急性肺損傷的主要屏障,也是肺組織修復(fù)的重要機(jī)制環(huán)節(jié)。Wnt/β-catenin經(jīng)典途徑是Wnt通路參與組織重塑、細(xì)胞遷移及創(chuàng)傷修復(fù)的最主要途徑之一。該通路的激活能夠通過(guò)調(diào)節(jié)免疫,調(diào)節(jié)肺泡上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化及增殖而促進(jìn)肺損傷修復(fù)。新近研究表明,AM 作為Wnt信號(hào)的重要來(lái)源,可能通過(guò)釋放某些信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)Wnt通路,進(jìn)而參與SWD-ALI后的損傷修復(fù)過(guò)程,現(xiàn)綜述如下。

1 SWD-ALI與炎癥損傷

由于海水獨(dú)特的理化性質(zhì),SWD-ALI有其獨(dú)特的特點(diǎn),具體表現(xiàn)為: (1)海水具有高Na+、高K+和高C1-濃度的化學(xué)特性,對(duì)肺組織產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的刺激,故對(duì)肺損傷更為嚴(yán)重[2]；(2)海水具有高滲、堿性的特點(diǎn),造成的肺損傷更易出現(xiàn)低氧血癥與酸中毒,從而導(dǎo)致ARDS發(fā)生[1]；(3)高滲性海水進(jìn)入人體內(nèi),會(huì)引起機(jī)體高滲性脫水,導(dǎo)致患者內(nèi)環(huán)境紊亂及血流動(dòng)力學(xué)改變并危及生命[3]。

炎癥反應(yīng)是SWD-ALI發(fā)病機(jī)制重要環(huán)節(jié),其具體機(jī)制不明,但與其他類型肺損傷具有許多共性,即多種炎癥細(xì)胞浸潤(rùn) (中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞)和炎癥介質(zhì)釋放 [如腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、IL-1β、IL-18、γ-干擾素等],引起血管通透性增強(qiáng)、肺水腫。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,SWD-ALI后炎癥細(xì)胞大量滲入到肺泡腔及肺間質(zhì),產(chǎn)生大量的炎癥因子,并激活各種信號(hào)通路如MAPK、NF-κB和p38等途徑,引起炎癥損傷的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng),進(jìn)一步加重肺損傷[4]。目前許多研究都認(rèn)為SWDALI后肺泡毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、AM 等多種效應(yīng)細(xì)胞激活,引起肺內(nèi)和全身性炎癥損傷,同時(shí)釋放大量炎 癥 因 子 如TNF-α、IL-1β、IL-18 及 血 漿 血 栓 烷B2等[5]。許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者在海水吸入后大鼠肺組織中發(fā)現(xiàn)胞漿內(nèi)模式識(shí)別受體多蛋白復(fù)合物和NOD 樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3等多種炎癥小體可能參與了SWD-ALI,并且可能是引起瀑布式炎癥反應(yīng)加重急性肺損傷的因素[6]。

2 AM 與SWD-ALI炎癥反應(yīng)

AM 主要分布在肺泡腔內(nèi),占細(xì)胞總數(shù)的80%以上,是機(jī)體的第一道宿主防線,其可分泌大量細(xì)胞因子,是肺部炎癥微環(huán)境和炎癥反應(yīng)最重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞[7]。

2.1 AM 的吞噬作用 王炯等[8]認(rèn)為巨噬細(xì)胞可以有效地吞噬凋亡的中性粒細(xì)胞,從而有助于消散急性肺損傷炎癥[8]。同時(shí)其因吞噬了中性粒細(xì)胞后表型發(fā)生改變,促炎因子的釋放減少,而抗炎因子的釋放增加并誘導(dǎo)生長(zhǎng)因子的表達(dá),緩解炎癥并促進(jìn)組織修復(fù)[9]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)脂氧素、消散素D1、消散素E1和保護(hù)素D1可通過(guò)激活巨噬細(xì)胞吞噬作用來(lái)消解炎癥并激活抗炎信號(hào)通路,改善急性肺損傷的預(yù)后[10-11]。

2.2 AM 的趨化和分泌作用 巨噬細(xì)胞可介導(dǎo)CC 趨化因子配體2、7參與調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞遷移的重要炎性趨化因子CXCR2,使中性粒細(xì)胞數(shù)明顯降低并減輕肺損傷的程度[12]。Herold等[13]研究發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞分泌的IL-1ra可下調(diào)肺泡釋放中性粒細(xì)胞趨化因子巨噬細(xì)胞炎性蛋白2和上皮黏附分子1,減弱中性粒細(xì)胞的趨化作用,促進(jìn)其凋亡。

2.3 AM 的極化作用 巨噬細(xì)胞的極化作用即在不同的信號(hào)作用下巨噬細(xì)胞可極化為不同的表型,從而發(fā)揮不同的作用,其一般分為M1 型和M2 型巨噬細(xì)胞,前者具有促炎作用,而后者具有抗炎及修復(fù)作用[14]。M1型可由脂多糖和γ-干擾素單獨(dú)或聯(lián)合誘導(dǎo)極化,能產(chǎn)生如TNF-α、IL-1β等促炎因子,促進(jìn)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞毒作用,導(dǎo)致組織的炎癥損傷；M2型可由糖皮質(zhì)激素、IL-4、IL-13等誘導(dǎo),產(chǎn)生抑炎因子IL-10和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β,發(fā)揮抗炎作用,并促進(jìn)損傷修復(fù)和組織再生[15]。M2型巨噬細(xì)胞根據(jù)激活條件可分為促進(jìn)組織修復(fù)的M2a、M2c型和具有抗炎和促炎雙重功能的M2b型。M1型與M2型巨噬細(xì)胞在某種條件下可相互轉(zhuǎn)化,故提高M(jìn)2 型巨噬細(xì)胞比例可顯著改善SWD-ALI炎癥程度并修復(fù)組織[16]。

上述研究表明吸入海水后,AM 在高滲海水刺激的條件下被激活浸潤(rùn)肺組織并參與肺損傷的炎癥反應(yīng),其中M1型巨噬細(xì)胞可能會(huì)導(dǎo)致正常肺組織的炎癥損傷,而M2型巨噬細(xì)胞可以通過(guò)某些機(jī)制來(lái)減輕炎癥反應(yīng)并參與修復(fù)。因此,探究AM 在SWD-ALI修復(fù)過(guò)程中的作用機(jī)制是整個(gè)肺損傷修復(fù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點(diǎn)。

3 Wnt信號(hào)通路與SWD-ALI后組織修復(fù)

Wnt信號(hào)通路是由Wnt信號(hào)分子蛋白及其跨膜受體蛋白、胞質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)蛋白、調(diào)節(jié)因子、核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子等共同組成的復(fù)雜信號(hào)傳導(dǎo)通路,其與組織重塑、細(xì)胞遷移及創(chuàng)傷修復(fù)密切相關(guān),還參與了肺部炎癥、修復(fù)及肺纖維化疾病的過(guò)程[17]。Wnt基因編碼的Wnt蛋白至今已發(fā)現(xiàn)19種,分為Wnt1和Wnt5a兩類。Wnt蛋白主要受體有括卷曲蛋白、脂蛋白受體相關(guān)蛋白LRP5/6以及Ror和Ryk家族等。Wnt信號(hào)通路有3 條途徑:經(jīng)典Wnt信號(hào)途徑 (Wnt/β-catenin信號(hào)途徑)和2 條非經(jīng)典途徑 (平面細(xì)胞極性途徑、Wnt/Ca途徑)[18]。

通過(guò)激活Wnt信號(hào)通路下游信號(hào)分子從而參與了急性肺損傷的修復(fù)保護(hù)過(guò)程。Cowan等[19]在脂多糖致肺炎癥損傷和肺水腫中發(fā)現(xiàn)激活Wnt信號(hào)通路可誘導(dǎo)Kruppel樣因子4活化,繼而調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮鈣黏蛋白表達(dá),影響內(nèi)皮細(xì)胞屏障功能。Zhu 等[20]研究證實(shí)Wnt/β-catenin 高表達(dá)則能促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白D1 轉(zhuǎn)錄,有利于支氣管上皮細(xì)胞層創(chuàng)面修復(fù)。此外,Volckaert 等[21]還發(fā)現(xiàn)激活 Wnt/β-catenin后能促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子釋放,后者在受損上皮的增殖和修復(fù)過(guò)程中起了重要作用。但亦有報(bào)道表明Wnt通路激活導(dǎo)致的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子家族表達(dá)上調(diào)與肺纖維化有關(guān),故探究Wnt通路在SWD-ALI后修復(fù)過(guò)程的作用機(jī)制就顯得尤為重要。

4 AM 與Wnt信號(hào)通路關(guān)系的研究進(jìn)展

4.1 巨噬細(xì)胞是Wnt信號(hào)通路的來(lái)源 Wnt信號(hào)通路的受體和配體結(jié)合是激活Wnt/β-catenin的前提。Varol等[22]發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞在組織發(fā)育和損傷修復(fù)過(guò)程中起著關(guān)鍵的旁分泌功能,該功能可能是巨噬細(xì)胞激活Wnt信號(hào)通路的來(lái)源。巨噬細(xì)胞分泌介質(zhì)激活Wnt信號(hào)通路可參與正常發(fā)育和疾病的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。Jiang等[23]在檢測(cè)巨噬細(xì)胞相關(guān)核心基因組后發(fā)現(xiàn)了有關(guān)Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)的基因,并發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞因子Bach1 基因表達(dá)可以下調(diào) Wnt/β-catenin信號(hào)傳導(dǎo)。Saha等[24]在敲除小鼠巨噬細(xì)胞中分泌合成Wnt蛋白的特異性Porcupine基因后發(fā)現(xiàn)Wnt信號(hào)通路表達(dá)降低,導(dǎo)致小鼠腸道上皮的放射損傷程度明顯增高。此外,Chakrabarti等[25]證實(shí)Notch配體Dll 1在乳腺干細(xì)胞中表達(dá)激活了巨噬細(xì)胞中的Notch信號(hào)通路,從而刺激了Wnt3、Wnt10a和Wnt16等Wnt信號(hào)通路分子的分泌。

4.2 Wnt信號(hào)通路參與調(diào)控巨噬細(xì)胞分化、遷移和功能 研究發(fā)現(xiàn),Wnt5a、Wnt6和Wnt7a均會(huì)形成巨噬細(xì)胞的免疫應(yīng)答。Wnt5a可產(chǎn)生具有抗炎作用的巨噬細(xì)胞表型[26]。Sheng等[27]發(fā)現(xiàn)激活Wnt/β-catenin通路可通過(guò)抑制靶基因PU1的表達(dá)而阻斷前體細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),Wnt/β-catenin 通 路 可 通 過(guò) 促 進(jìn)CXCL12 的 表 達(dá)、LRP5受體等方式調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和遷移[28]。Wnt5a和Wnt7a 可分別通過(guò)非經(jīng)典途徑以及降低CD14、CD11b、CD163和CD206等巨噬細(xì)胞表面分子表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的吞噬作用[29]。

4.3 AM 與Wnt信號(hào)通路之間的關(guān)系 最近有研究表明,表達(dá)CD11c 的AM 通過(guò)TFF2 依賴機(jī)制上調(diào)Wnt4 和Wnt16表達(dá),從而促進(jìn)損傷后的肺泡上皮細(xì)胞增殖和修復(fù)[30]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn),因肺部損傷產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞通過(guò)R-spondin蛋白家族RSPO3也可以激活Wnt信號(hào)通路[31]。但肺損傷后激活巨噬細(xì)胞上調(diào)Wnt信號(hào)通路的具體機(jī)制仍不明確,有待進(jìn)一步研究。

5 展望

海水的特殊理化性質(zhì)是SWD-ALI的特有因素；SWDALI后大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)肺組織并釋放炎癥因子激活相關(guān)信號(hào)通路,引起肺組織炎癥損傷及免疫反應(yīng)。通過(guò)文獻(xiàn)閱讀和前期研究可以發(fā)現(xiàn)巨噬細(xì)胞和Wnt信號(hào)通路在SWDALI的修復(fù)過(guò)程中有著重要的作用,而兩者之間也存在一定的聯(lián)系和機(jī)制。因此,明確AM 在SWD-ALI后如何啟動(dòng)募集與極化并激活Wnt信號(hào)通路參與修復(fù)機(jī)制需要進(jìn)一步研究,這也為制定更為確切、精準(zhǔn)化的SWD-ALI救治方案提供了思路。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突