李曉菲 李愛民
急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是各種致病因素作用下引發(fā)的嚴(yán)重的肺部綜合征,臨床上以肺泡毛細(xì)血管屏障的通透性增加,以及富含蛋白質(zhì)的肺水腫形成為病理特征,罹患ARDS的患者往往出現(xiàn)難以糾正的呼吸困難,病死率高,但目前尚無針對性的特效藥物。
血小板是直徑約2~4μm的骨髓巨核細(xì)胞的脫核碎片,含有糖原、線粒體以及包括致密顆粒、溶酶體和α-顆粒等在內(nèi)的至少三種類型的顆粒。在這些顆粒中,血小板儲存各種生物活性物質(zhì),包括生長因子、細(xì)胞因子、趨化因子、核苷酸、生物胺、粘附分子和凝血因子。血小板在起始和實(shí)現(xiàn)有效初級止血以及凝血方面的作用,已十分明確。其在止血中的作用與血小板表面粘附分子可結(jié)合細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和可溶性配體的能力密切相關(guān)。最近,血小板在炎癥中發(fā)揮的作用受到關(guān)注,參與包括膿毒血癥、血栓形成、動脈粥樣硬化等多種疾病的炎癥過程。目前的諸多研究表明,血小板可通過多種途徑參與ARDS的發(fā)生與發(fā)展,基于血小板作用機(jī)制的相關(guān)藥物可能為ARDS提供有效治療。本文分為兩部分,第一部分從血小板與肺毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障、白細(xì)胞、中性粒細(xì)胞誘捕網(wǎng)、脂質(zhì)介質(zhì)以及肺泡上皮細(xì)胞相互作用五個(gè)方面對血小板在ARDS中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述,第二部分總結(jié)了市售的針對血小板的相關(guān)藥物在ARDS治療中的臨床前研究、臨床研究及Meta分析,以期為ARDS尋找新的有效的治療策略。
在ARDS的急性炎癥滲出階段,肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷導(dǎo)致肺毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障功能障礙,進(jìn)而引起大量富含蛋白質(zhì)的滲出液滲出到肺泡內(nèi),最終導(dǎo)致肺換氣功能障礙。研究表明,血小板可能是肺泡-毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障完整性的破壞者和保護(hù)者。
1 血小板作為破壞者與肺毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障 IL-1β是炎癥和感染中導(dǎo)致內(nèi)皮通透性增加的重要介質(zhì),人類以及老鼠的血小板均可合成IL-1β。在盲腸結(jié)扎穿刺(CLP)引起的多器官損傷大鼠模型中,從實(shí)驗(yàn)組大鼠血液中分離出的血小板產(chǎn)生的IL-1β水平、大鼠肺泡內(nèi)IL-1β含量以及肺血管內(nèi)皮通透性均明顯高于對照組,抑制IL-1β后,肺血管損傷減輕[1],證明IL-1β參與破壞肺血管內(nèi)皮完整性。Meyer等研究發(fā)現(xiàn)重組人IL-1受體拮抗劑(rhIL-1Ra)作為一種IL-1β信號傳導(dǎo)抑制劑,其是否能使敗血癥患者受益,取決于患者血液中的IL-1受體拮抗物(IL-1Ra)的基礎(chǔ)水平,即只有IL-1Ra水平大于2071 pg/mL的患者在使用重組人拮抗劑后受益[2],Xiong等收集了敗血癥誘導(dǎo)的ARDS患者的血漿,所測試血漿內(nèi)的IL-1Ra水平均高于該臨界點(diǎn)[3],證明rhIL-1Ra對敗血癥誘導(dǎo)的ARDS患者可能提供有效治療。此外,研究發(fā)現(xiàn)IL-1β可通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞cAMP-CREB軸,進(jìn)而破壞肺血管內(nèi)皮完整性,增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞CREB介導(dǎo)的血管內(nèi)皮鈣粘蛋白(VE-cadherin)轉(zhuǎn)錄的策略可能有助于預(yù)防敗血癥誘導(dǎo)的ARDS中的肺血管損傷[3]。血小板內(nèi)皮聚集受體-1(PEAR1)是2005發(fā)現(xiàn)的跨膜蛋白,主要在血小板和內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)[4]。研究表明,PEAR1能抑制PI3K/AKT途徑,進(jìn)而抑制肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖,在ARDS中引起血管內(nèi)皮損傷[5]。
2 血小板作為保護(hù)者與肺毛細(xì)血管內(nèi)皮屏障1-磷酸鞘氨醇(S1P)的主要來源是血小板、紅細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞[6]。ApoM是高密度脂蛋白(HDL)的一種成分,在循環(huán)中作為載體攜帶大約65%的S1P[7]。在敗血癥誘導(dǎo)肺損傷的小鼠模型中,注射HDL-S1P后顯著減輕了小鼠肺毛細(xì)血管滲出及肺水腫情況;體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,HDL-S1P有效地保護(hù)了內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移能力[8],證明HDL-S1P與內(nèi)皮功能損傷呈負(fù)相關(guān)。血小板表面受體CLEC-2已被證明在LPS誘導(dǎo)的ARDS模型中通過維持肺部血管完整性,在ARDS的發(fā)生發(fā)展中起到保護(hù)作用[9]。血管生成素-1(Ang-1)也從血小板中釋放出來,減輕血管滲出[10]。血小板還釋放包括5-羥色胺、腎上腺素、腺苷、ATP和溶血磷脂酸等具有增強(qiáng)內(nèi)皮屏障穩(wěn)定性的血小板因子[11]。
此外,血小板數(shù)量對維持肺血管完整性同樣非常重要。血小板嚴(yán)重減少(約剩余1%的血小板)會導(dǎo)致小鼠肺泡內(nèi)出血和輸血相關(guān)急性肺損傷(TRALI)期間存活率降低[12]。然而有研究表明血小板耗竭可提高ARDS動物模型中動物的存活率[13]。出現(xiàn)這樣矛盾結(jié)果的原因,可能與血小板活化釋放大量可造成血管內(nèi)皮通透性增加的因子相關(guān),除此之外血小板與白細(xì)胞之間的相互作用,引起大量炎癥因子的產(chǎn)生和釋放可能是主要原因。近期有研究表明即使只剩余約6%~10%的血小板,足以維持血管完整性[14],在LPS誘導(dǎo)的肺損傷中,血小板消耗高達(dá)90%,但仍可抑制中性粒細(xì)胞聚集到肺泡腔、血管滲漏和組織損傷[15]。因此,適度減少血小板數(shù)量既減少了炎癥因子釋放,同時(shí)可保留血小板維持血管完整性這一基本功能,進(jìn)而減輕肺損傷。
1 血小板與白細(xì)胞通過物理結(jié)合相互作用
(1)P-選擇素和P-選擇素糖蛋白配體1: 血小板P-選擇素和白細(xì)胞P-選擇素糖蛋白配體1(PSGL-1)的物理結(jié)合,可能是血小板和白細(xì)胞相互作用中最重要的結(jié)合[16]。在鹽酸誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,PSGL-1與血小板上的P-選擇素相互作用,促進(jìn)血小板-白細(xì)胞聚集體的形成,介導(dǎo)白細(xì)胞在肺泡中浸潤,抗P-選擇素抗體可以改善氧合并減少ARDS肺組織損傷[17]。聚乙二醇化糖類似物PEG40-GSnP-6(P-G6),是近期開發(fā)出的一種高效的P-選擇素抑制劑,在體外可以抑制人和小鼠血小板-單核細(xì)胞,以及血小板-中性粒細(xì)胞聚集,在小鼠體內(nèi)可阻斷微循環(huán)內(nèi)血小板-白細(xì)胞相互作用,并且不會增加出血風(fēng)險(xiǎn),在預(yù)防靜脈血栓形成方面,有希望成為新的有效的藥物,值得深入研究[18],基于其藥理機(jī)制,也為治療ARDS提供了可能性。此外,最近的一項(xiàng)研究表明,重組人波形蛋白(rhVim)通過與P-選擇素競爭性結(jié)合,以劑量依賴性的方式拮抗中性粒細(xì)胞對血小板P-選擇素的粘附,在體外有效的阻斷中性粒細(xì)胞與血小板的相互作用;在LPS誘導(dǎo)的肺損傷小鼠模型中,rhVim可減少中性粒細(xì)胞肺部浸潤[19]。因此,rhVim可能成為減輕急性肺損傷的新型藥物。但是目前rhVim與P-選擇素的結(jié)合區(qū)域尚未明確,可能與抗P-選擇素抗體AK4識別的部分區(qū)域結(jié)合,并且目前缺乏天然波形蛋白在人體內(nèi)是否也通過P選擇素調(diào)節(jié)白細(xì)胞-血小板相互作用的證據(jù),需要進(jìn)一步的研究評估rhVim的作用[19]。
(2)CD40L和CD40:CD40L是一種在血小板以及多種免疫和炎癥細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的膜蛋白,CD40在白細(xì)胞等各種免疫細(xì)胞的表面表達(dá)。在輸血相關(guān)性肺損傷(TRALI)模型中,CD40/CD40L復(fù)合物被證實(shí)對血小板與中性粒細(xì)胞細(xì)胞間相互作用,以及中性粒細(xì)胞遷移到肺泡的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[20]。注射抗CD40L抗體可減少白細(xì)胞浸潤,進(jìn)而控制炎癥導(dǎo)致的組織損傷[21]??扇苄訡D40L(sCD40L),95%由血小板分泌[22],研究表明,sCD40L以PI3K依賴性方式誘導(dǎo)CD40依賴的NF-κB p65核易位,進(jìn)而引起中性粒細(xì)胞氧化爆發(fā),導(dǎo)致組織損傷,在PI3K或NF-κB抑制劑的作用下,氧化爆發(fā)可被完全抑制[23]。
(3)整聯(lián)蛋白GPIbα和Mac-1: 在流感病毒誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,血小板表面的整聯(lián)蛋白GPIb受體與中性粒細(xì)胞上的巨噬細(xì)胞-1抗原(Mac-1)結(jié)合,形成血小板-中性粒細(xì)胞聚集體[24]。血小板衍生的蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(PDI)通過減少GPIbα的二硫鍵來調(diào)節(jié)GPIbα的結(jié)合功能,PDI的抑制或基因缺失,可減弱血小板-中性粒細(xì)胞相互作用[25]。此外,最近有研究表明,針對血小板整聯(lián)蛋白I域中的P201—K217序列產(chǎn)生的特異性小分子拮抗劑可阻斷血小板整聯(lián)蛋白GPIbα和白細(xì)胞的結(jié)合,抑制體外和體內(nèi)血小板依賴性白細(xì)胞的募集,同時(shí)不影響Mac-1與其他配體結(jié)合,目前葡萄糖胺已被確定是該類拮抗劑,其在不影響Mac-1其他功能的情況下抑制了血栓形成過程中的血小板-白細(xì)胞相互作用[26],基于其作用機(jī)制,可能成為治療ARDS的有效藥物。
(4)TLT-1和纖維蛋白:髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體樣轉(zhuǎn)錄因子-1(TLT-1),是一種1型免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域受體,存儲在血小板α-顆粒中,一旦血小板激活,就會轉(zhuǎn)位到血小板表面[27]。纖維蛋白原是目前唯一已知的與TLT-1結(jié)合的配體[28]。Morales-Ortíz等研究證明TLT-1介導(dǎo)肺泡內(nèi)纖維蛋白原沉積,當(dāng)TLT-1缺失時(shí),肺泡內(nèi)纖維蛋白原沉積明顯減少[28]。有趣的是,TLT-1在ARDS發(fā)病中的作用并未局限于纖維蛋白原沉積,同時(shí)也參與了調(diào)節(jié)血小板與中性粒細(xì)胞之間的相互作用。Morales-Ortíz等觀察到在缺失TLT-1的情況下,血小板與中性粒細(xì)胞作為聚集體進(jìn)入肺泡,隨著TLT-1的加入,只有中性粒細(xì)胞進(jìn)入肺泡,血小板從聚集體中釋放出來[28],證明TLT-1不僅參與調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞遷移,而且因?yàn)檫^程中血小板得以保留在循環(huán)內(nèi),所以可顯著降低ARDS病程中肺泡內(nèi)出血的風(fēng)險(xiǎn),減輕組織損傷。同時(shí)回顧性的ARDS臨床研究發(fā)現(xiàn),sTLT-1水平>1200 pg/mL的患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)幾乎是<1200 pg/mL患者的兩倍,證明sTLT-1是ARDS的一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素[28]。
2 血小板與白細(xì)胞通過血小板顆粒相互作用
血小板趨化因子7(CXCL7)和血小板趨化因子4(CXCL4)儲存在血小板α-顆粒中,是α-顆粒中最豐富的蛋白質(zhì),當(dāng)血小板被激活后即從顆粒中釋放出來[29]。在一項(xiàng)鹽酸誘導(dǎo)的ALI小鼠模型中,CXCL7可被中性粒細(xì)胞釋放的組織蛋白酶G剪切為N-末端為ELR序列的趨化因子—中性粒細(xì)胞激活蛋白2(NAP-2)[29],與CXC趨化因子受體1(CXCR1)和CXC趨化因子受體2(CXCR2)結(jié)合后介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的激活和遷移[30]。
CXCL4雖然與CXCL7在結(jié)構(gòu)上相似,但是CXCL4沒有ELR序列[31],目前的研究表明CXCL4可能是通過低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白(LRP)與血管內(nèi)皮結(jié)合并傳導(dǎo)信號,引起血管內(nèi)皮通透性升高,進(jìn)而加劇中性粒細(xì)胞外滲至肺泡間隙[29],而非直接介導(dǎo)中性粒細(xì)胞活化和遷移。然而,由于實(shí)驗(yàn)中所使用的LRP抑制劑是多種低密度脂蛋白受體的通用拮抗劑,因此也存在其他可能的機(jī)制,需進(jìn)一步研究。
中性粒細(xì)胞細(xì)胞外捕獲網(wǎng)(NETs)是在炎癥反應(yīng)期間從活化的中性粒細(xì)胞中釋放出的包括彈性蛋白酶和髓過氧化物酶(MPO)等抗菌蛋白構(gòu)成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。迄今為止,已經(jīng)提出了兩種主要的NETs釋放機(jī)制:經(jīng)典的ROS-依賴性和早期/快速的非ROS依賴機(jī)制。中性粒細(xì)胞在活化后5~15 min通過早期/快速的非ROS依賴機(jī)制產(chǎn)生NETs,而不影響中性粒細(xì)胞活力。在經(jīng)典機(jī)制中,中性粒細(xì)胞在活化后1~4 h產(chǎn)生NETs,在此過程中大量中性粒細(xì)胞死亡[32]。
NETs參與包括ARDS、膿毒血癥等多種炎性疾病的發(fā)生發(fā)展,最近有證據(jù)表明ARDS肺部中NETs的形成可由血小板介導(dǎo)。LPS誘導(dǎo)的ARDS中,血小板細(xì)胞膜中存在的高遷移率族蛋白B1(HMGB1)通過MYD88-IRAK4-P38 MAPK和MYD88-IRAK4-AKT信號傳導(dǎo)途徑引起了Toll樣受體4(TLR4)依賴的NADPH氧化酶的活化,促進(jìn)ROS的產(chǎn)生,參與經(jīng)典的ROS-依賴性機(jī)制[33-34]。LPS刺激血小板活化的初期,血小板未能促進(jìn)ROS的積累,但是通過早期/快速的非ROS依賴機(jī)制介導(dǎo)NETs產(chǎn)生[32]。
干擾素調(diào)節(jié)因子-1(IRF-1)是IRF系列轉(zhuǎn)錄因子系列的第一個(gè)成員,通常在ARDS患者中升高[35]。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,在LPS作用下活化的小鼠血小板與骨髓中性粒細(xì)胞共同孵育10 min后,測量NETs水平,野生小鼠與IRF-1基因敲除的小鼠無明顯差異;然而,共同孵育90 min后,IRF-1基因敲除的小鼠中性粒細(xì)胞產(chǎn)生NETs的水平明顯低于野生小鼠,證明IRF-1不參與早期/快速的非ROS依賴機(jī)制,但在控制經(jīng)典ROS依賴性的機(jī)制方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[32]。在正常的生理?xiàng)l件下,NETs參與抵御微生物的先天免疫反應(yīng),防止微生物蔓延[32]。然而,過量的NETs產(chǎn)生導(dǎo)致感染相關(guān)ARDS期間的組織功能受損[36]。因此,抑制IRF-1一方面減少了經(jīng)典途徑中形成的過量NETs,另一方面保留了早期/快速的非ROS依賴機(jī)制下產(chǎn)生的低水平NETs的保護(hù)作用[32]。保留NETs的生理作用的策略可能會使ARDS患者受益。
脂質(zhì)介質(zhì)是由多不飽和脂肪酸(PUFA)包括花生四烯酸 (AA)、亞油酸 (LA)、二十碳五烯酸 (EPA)、二十二碳五烯酸 (DPA)、二十二碳六烯酸 (DHA) 和二高-γ-亞麻酸 (DGLA)在環(huán)氧化酶 (COX)、脂氧合酶 (LOX) 或細(xì)胞色素 P450 (CYP450) 氧化代謝下形成的小分子生物活性物質(zhì)。包括血小板在內(nèi)的多種組織細(xì)胞均可產(chǎn)生脂質(zhì)介質(zhì)。多項(xiàng)研究表明脂質(zhì)介質(zhì)在ARDS發(fā)病機(jī)制中具有重要作用,既可作為始動者促進(jìn)ARDS的發(fā)生發(fā)展,又可在ARDS發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮保護(hù)作用。
1 血小板產(chǎn)生的脂質(zhì)介質(zhì)作為始動者 血栓素A2(TXA2)和白三烯(LT)是AA分別在COX和LOX的酶促作用下生成的脂質(zhì)介質(zhì)。在機(jī)械通氣(MV)誘導(dǎo)的ARDS白兔模型中,TXA2可通過上調(diào)TNF-α/MLCK信號通路活性引起白兔肺通透性增加,減少白兔肺內(nèi)TXA2的生成可降低肺內(nèi)TNF-α的表達(dá)水平,減輕MV誘導(dǎo)的肺通透性增加[37];Tejera等收集26名ARDS患者入住ICU 48 h內(nèi)的血漿樣本,測量患者的血漿半胱氨酰白三烯(白三烯C4、白三烯D4、白三烯E4,統(tǒng)稱為 Cys-LT)水平,并且依據(jù)患者28 d內(nèi)的預(yù)后,將患者分為生存與死亡組,對兩組患者的血漿Cys-LT水平進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn),與生存組比較,死亡組患者血漿Cys-LT水平明顯升高[38]。
2 血小板產(chǎn)生的脂質(zhì)介質(zhì)作為保護(hù)者 特異性促炎癥消退介質(zhì)(SPM)是PUFA在LOX的酶促轉(zhuǎn)化下獲得的。SPM 家族按其脂肪酸來源分類,包括來自AA的脂氧素 (LX);來自EPA的E系列分解物、D系列分解物、保護(hù)素和來自DHA的maresins。SPM主要通過兩種機(jī)制在ARDS的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮保護(hù)作用,一方面,SPM可抑制ARDS病程中炎癥因子釋放、減少炎癥細(xì)胞在肺組織中浸潤,進(jìn)而減輕肺組織損傷;另一方面,SPM可調(diào)節(jié)ARDS病程中肺泡內(nèi)液體的清除率,減輕肺水腫。
(1)SPM參與抑制炎癥反應(yīng):在LPS誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,脂氧素4(LXA4)、消退素D1(RvD1)以及保護(hù)素DX(PDX)分別通過抑制定居巨噬細(xì)胞分泌和釋放 CCL2、CXCL2以及巨噬細(xì)胞炎性蛋白-2(MIP-2) 和單核細(xì)胞趨化因子-1( MCP-1),進(jìn)而減少巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞在肺泡中的積累,對 LPS 誘導(dǎo)的肺損傷發(fā)揮保護(hù)作用[39-41];在盲腸結(jié)扎穿刺(CLP)引起的多器官損傷大鼠模型中,maresins-1(MaR1)通過激活A(yù)LX/cAMP/ROS通路,減輕了線粒體功能障礙,減少了炎性細(xì)胞因子的釋放,從而減輕了肺損傷,并提高了大鼠的存活率[42]。此外,在高潮氣量通氣誘導(dǎo)的ARDS大鼠模型中,RvD1可通過與ALX/FPR2受體和GPR32受體結(jié)合,激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ),活化后的PPARγ不僅可通過增加核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)和血紅素加氧酶-1(HO-1)的濃度來減少HMGB1的產(chǎn)生,減弱肺部免疫反應(yīng),同時(shí)可抑制核因子κB的抑制蛋白α(IκBα)磷酸化,促進(jìn)巨噬細(xì)胞從促進(jìn)炎癥發(fā)展的表型向具備抗炎功能的M2表型轉(zhuǎn)化[43-44],減輕肺組織損傷。在敗血癥誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,PDX也可以通過激活PPARγ和抑制NF-κB p65的磷酸化和活化來減輕膿毒癥中肺組織的炎癥反應(yīng)[45]。
(2)SPM調(diào)節(jié)肺泡內(nèi)液體清除率:在油酸誘導(dǎo)的ARDS大鼠模型中,LXA4通過激活肺泡上皮細(xì)胞鈉通道和Na+-K+-ATP酶減輕肺水腫[46];RvD1和MaR1均可通過 ALX/PI3K/Nedd4-2通路增強(qiáng)肺泡上皮細(xì)胞鈉通道和Na+-K+-ATP酶活性,進(jìn)而增強(qiáng)肺泡內(nèi)水腫液的清除,減輕肺水腫[47-48];PDX 也在減輕肺水腫方面發(fā)揮作用[49]。
此外,環(huán)氧二十碳三烯酸(EETs)以及部分前列腺素(PGs)雖然不屬于SPM家族,但在ARDS的發(fā)生發(fā)展中同樣發(fā)揮保護(hù)作用。在LPS誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,PGD2、PGE2和PGI2顯著降低了小鼠支氣管肺泡灌洗液中中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)和蛋白質(zhì)含量[50]。在另一項(xiàng)研究中,EETs包括5,6-EET、8,9-EET、11,12-EET 和 14,15-EET可通過抑制NF-κB及減少ROS的產(chǎn)生和Ca2+超載,進(jìn)而抑制 NLRP3炎癥小體的啟動,減輕肺組織損傷[51]??扇苄原h(huán)氧化物水解酶(sEH)可快速水解EETs,TPPU是一種特異性的sEH 抑制劑[52],研究表明TPPU可抑制ARDS小鼠肺部NLRP3炎癥小體的激活,減少小鼠肺泡中中性粒細(xì)胞浸潤,進(jìn)而減輕肺組織損傷[51],基于其作用機(jī)制,TPPU可能成為治療ARDS的有效藥物。
因此,選擇性抑制血小板產(chǎn)生TXA2、LT等在ARDS發(fā)生發(fā)展中具有促進(jìn)作用的脂質(zhì)介質(zhì),增加SPM家族、EETs、PGD2等在ARDS發(fā)病機(jī)制中具有保護(hù)作用的脂質(zhì)介質(zhì),為ARDS提供新的治療策略。
在ALI的發(fā)生發(fā)展過程中,血小板、血小板-白細(xì)胞相互作用介導(dǎo)大量炎性介質(zhì)釋放,同時(shí)肺上皮細(xì)胞也可產(chǎn)生包括IL-6、IL-8和粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)[53]等多種細(xì)胞因子,共同導(dǎo)致了肺上皮細(xì)胞死亡。肺上皮細(xì)胞死亡導(dǎo)致肺泡-毛細(xì)血管屏障破壞,引起肺水腫。
但是,最近的研究發(fā)現(xiàn),血小板可釋放許多能促進(jìn)細(xì)胞存活、穩(wěn)定內(nèi)皮屏障、和反程序化細(xì)胞死亡途徑的因子。在銅綠假單胞菌誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,Bain等發(fā)現(xiàn)在肺損傷時(shí),血小板不僅存在于血管間隙,同時(shí)也進(jìn)入肺泡間隙,并通過釋放保護(hù)因子,限制肺泡上皮細(xì)胞的死亡,進(jìn)而減輕肺損傷[54]??赡艿难“灞Wo(hù)因子包括血小板反應(yīng)蛋白-2(TSP-2)、表皮生長因子樣蛋白、以及LXA4和PDX。Li等研究表明,TSP-2通過抑制肺組織中天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3 )表達(dá),進(jìn)而減輕 LPS 誘導(dǎo)的肺上皮細(xì)胞凋亡,并且可通過激活PI3K信號轉(zhuǎn)導(dǎo),促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2表型轉(zhuǎn)化,M2型巨噬細(xì)胞可增加抗炎細(xì)胞因子釋放,并促進(jìn)組織重塑和傷口愈合[55]。Au等研究表明,血小板可通過旁分泌方式釋放一種表皮生長因子樣蛋白,這種表皮生長因子樣蛋白激活表皮生長因子受體(EGFR),活化后的EGFR進(jìn)一步激活DNA依賴性蛋白激酶(DNA-PK),使得DNA-PK維持在正常水平,介導(dǎo)DNA修復(fù),抑制細(xì)胞凋亡[56]。此外,Yang等研究發(fā)現(xiàn),LXA4在體內(nèi)外均可促進(jìn)肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞(AT Ⅱ細(xì)胞)增殖,抑制AT Ⅱ細(xì)胞凋亡,減少caspase-3表達(dá),并且在活化的LXA4受體(ALX)介導(dǎo)下通過SMAD和PI3K/AKT信號傳導(dǎo)途徑抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β1(TGF-β1)誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化,從而減輕LPS誘導(dǎo)的肺損傷[57]。PDX與LXA4具有相似的作用,在LPS誘導(dǎo)的ARDS大鼠體內(nèi),PDX促進(jìn)AT Ⅱ細(xì)胞增殖,同時(shí)減少AT Ⅱ細(xì)胞凋亡;在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中,PDX可通過ALX/PI3K 信號通路刺激AT Ⅱ 細(xì)胞進(jìn)行損傷修復(fù)和增殖[58]。血小板保護(hù)因子的發(fā)現(xiàn)為ARDS的治療策略提供了新的研究方向。
1 阿司匹林 阿司匹林主要通過3種機(jī)制在ARDS的預(yù)防和治療中發(fā)揮作用。
(1)阿司匹林是眾所周知的、不可逆的、非競爭性的花生四烯酸環(huán)氧合酶代謝抑制劑,常用于臨床實(shí)踐。臨床前研究表明,阿司匹林可以通過減少中性粒細(xì)胞活化和在肺內(nèi)浸潤、肺內(nèi)巨噬細(xì)胞TNF-α的表達(dá)、血漿TXB2水平和肺中的血小板聚集來預(yù)防和治療ARDS[31,59-63]。此外,阿司匹林還可降低氧化應(yīng)激引起的肺水腫[64]。
(2)在應(yīng)用阿司匹林治療時(shí),COX-2乙?;?,乙?;腃OX-2轉(zhuǎn)換催化活性,將AA轉(zhuǎn)化為15R-羥基二十碳四烯酸,然后轉(zhuǎn)化為15[R]-epi-LXA4,也稱為阿司匹林誘生型脂氧素 (ATL)。Liu等研究表明,ATL通過抑制MAPK/AP-1和 NF-κB 信號通路,減少促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6 和 MCP-1 )釋放、增加抗炎因子IL-10產(chǎn)生,同時(shí)降低肺內(nèi)MPO的活性和減少白細(xì)胞浸潤,進(jìn)而對肺組織起到保護(hù)作用[65]。
(3)在應(yīng)用阿司匹林治療的情況下,乙酰化的COX-2將DHA轉(zhuǎn)化為17R-HDHA,經(jīng)5-LOX連續(xù)氧化后,產(chǎn)生 17-epi-RvD1,也稱為阿司匹林觸發(fā)消退素D1(AT-RvD1 )。AT-RvD1是RvD1的17R差向異構(gòu)體,比RvD1具有更高的催化活性[66]。Hu等研究表明,在百草枯誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,AT-RvD1可通過激活Nrf2抑制氧化應(yīng)激、通過調(diào)節(jié)P-選擇素的表達(dá),抑制血小板-中性粒細(xì)胞相互作用、通過抑制NF-κB活化,減少促炎細(xì)胞因子的釋放,進(jìn)而減輕肺部炎癥反應(yīng),減少肺損傷[67]。在大腸桿菌誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,細(xì)菌DNA(CpG DNA)和線粒體DNA(mtDNA)通過Toll樣受體9(TLR9)介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶(NE)和蛋白酶3 (PR3) 釋放,以及C5aR表達(dá)下調(diào)來削弱巨噬細(xì)胞的吞噬作用,進(jìn)而減少吞噬作用誘導(dǎo)的多形核中性粒細(xì)胞(PMN)凋亡,而AT-RvD1通過激活受體 ALX/FPR2, 反向調(diào)節(jié)來自CpG DNA的信號,保護(hù)C5aR的表達(dá),恢復(fù)受損的吞噬作用,誘導(dǎo)PMN細(xì)胞凋亡,在炎癥高峰期用AT-RvD1治療小鼠可加速細(xì)菌清除、減弱PMN積累,并促進(jìn) PMN 凋亡,為肺組織提供保護(hù)作用[68]。
最新的一項(xiàng)研究表明,聚阿司匹林 (Poly-A),一種基于水楊酸的聚合物微粒,可能成為治療ARDS的新型藥物。研究發(fā)現(xiàn)在LPS和細(xì)菌誘導(dǎo)的ARDS 小鼠模型中,靜脈注射Poly-A顯著減少了肺組織中中性粒細(xì)胞浸潤和肺組織損傷,更重要的是,在細(xì)菌誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,Poly-A 顆??蓽p少氣道中的多種炎性細(xì)胞因子,并且降低血流中的細(xì)菌負(fù)荷,從而顯著提高存活率;鑒于微粒降解產(chǎn)物水楊酸和己二酸的安全性已得到證實(shí),Poly-A 顆??赡艹蔀橹委烝RDS的新型藥物[69]。未來需要對Poly-A 的濃度、大小、形狀和給藥策略(單次治療與多次治療)等方面進(jìn)行更加深入的研究。
2 P2Y12抑制劑 P2Y12蛋白是二磷酸腺苷的化學(xué)感受器,主要存在于血小板表面。市售的 P2Y12抑制劑包括氯吡格雷、普拉格雷和替格瑞洛。Harr等研究表明,用氯吡格雷預(yù)處理的大鼠可通過減少血小板活化和聚集、微血栓形成和白細(xì)胞聚集而避免發(fā)生外傷/失血性休克相關(guān)的ARDS[70];Fndk等研究表明,替格瑞洛對缺血再灌注引起的肺損傷發(fā)揮保護(hù)作用[71];在LPS誘導(dǎo)的ARDS小鼠模型中,替格瑞洛可通過降低TNF-α、IL-6等促炎因子的水平、提高抗炎因子 IL-10 的水平、減少循環(huán)中的血小板-白細(xì)胞聚集體,進(jìn)而保護(hù)肺組織,同時(shí)研究表明,替格瑞洛不僅抗炎作用等于或大于氯吡格雷,而且替格瑞洛還提高了小鼠的存活率[72]。
3 GPⅡb/Ⅲa 受體抑制劑 市售的 GP Ⅱb/Ⅲa 受體抑制劑包括阿昔單抗、依替巴肽和替羅非班。在甲型流感病毒感染的小鼠模型中,依替巴肽可通過減少活化血小板的聚集來保護(hù)小鼠免受流感病毒引起的死亡[73]。Caudrillier等研究表明另一種GP Ⅱb/Ⅲa 拮抗劑替羅非班,可通過減少可溶性NET成分,有效治療TRALI[31]。
雖然包括阿司匹林、P2Y12抑制劑以及GP Ⅱb/Ⅲa受體抑制劑在內(nèi)的血小板相關(guān)藥物在臨床前研究中表明了可有效預(yù)防或治療ARDS,但是由于動物實(shí)驗(yàn)與人體研究之間存在差異,因此研究者們設(shè)計(jì)了臨床研究包括Meta分析,主要針對阿司匹林在人體中能否有效預(yù)防或治療ARDS這一問題進(jìn)行了更加深入的探索。
一項(xiàng)雙盲、隨機(jī)、安慰劑對照臨床試驗(yàn)中招募健康志愿者分為三組,在吸入 LPS前7 d分別口服安慰劑、75 mg阿司匹林、1200mg阿司匹林,結(jié)果表明與安慰劑組對比,阿司匹林減少了肺內(nèi)中性粒細(xì)胞浸潤、中性粒細(xì)胞蛋白酶的釋放,同時(shí)也減少了支氣管肺泡灌洗液內(nèi)TNF-α的濃度,并降低了肺內(nèi)TXB2水平,但是接受低劑量阿司匹林與高劑量阿司匹林的兩組患者之間的觀察指標(biāo)無差異[74]。在另一項(xiàng)雙盲、隨機(jī)、安慰劑對照的2期臨床試驗(yàn)中招募成年ARDS患者,分為阿司匹林組與安慰劑組,分別口服阿司匹林腸溶片75mg 和安慰劑,記錄兩組受試者治療第7天的氧合指數(shù) (OI)及其他呼吸生理指標(biāo),研究發(fā)現(xiàn)兩組之間與治療相關(guān)的不良事件數(shù)量沒有差異,但阿司匹林沒有改善OI,兩組受試者在機(jī)械通氣時(shí)間、入住ICU時(shí)長、病死率等方面也沒有差異[75]。
Panka等選取了15項(xiàng)臨床前研究和8項(xiàng)臨床研究,表明阿司匹林對 ARDS 的防治起到了有益作用[76]。Yu等回顧了六項(xiàng)研究,結(jié)果表明阿司匹林可以降低 ARDS的發(fā)生率(OR:0.71),但不能降低死亡率[77]。Jin等回顧了七項(xiàng)研究,結(jié)果表明,與未進(jìn)行院前抗血小板治療的受試者相比,院前抗血小板治療組發(fā)生 ARDS 的幾率顯著降低(OR:0.68)[78]。Liang等分析了7項(xiàng)符合條件的研究,結(jié)果也表明,與既往未使用過阿司匹林的受試者相比,既往使用過阿司匹林的受試者ARDS發(fā)病率顯著降低(OR:0.78),但是兩組患者的住院死亡率的差異并不顯著(OR,0.88)[79];Mohananey等納入17項(xiàng)研究,發(fā)現(xiàn)與對照組相比,接受抗血小板治療的患者死亡率顯著降低(OR:0.83),同時(shí)抗血小板組的 ARDS 發(fā)生率(OR:0.67)和機(jī)械通氣需求(OR:0.74)均較低[80]。相反,Wang等分析了9項(xiàng)符合條件的研究,發(fā)現(xiàn)抗血小板治療并未顯著降低高?;颊叩淖≡核劳雎?,并且與 ARDS 發(fā)生率的關(guān)聯(lián)也尚未明確[81]。
綜上所述,阿司匹林能否在人體中有效預(yù)防或治療ARDS,目前尚未明確,其原因可能與以下幾個(gè)因素相關(guān)。首先,ARDS 本身存在相當(dāng)大的異質(zhì)性,未來應(yīng)該對ARDS的表型進(jìn)行更加深入的研究,尋找符合阿司匹林作用機(jī)制的表型;其次,以往的研究,阿司匹林的給藥開始時(shí)間、給藥劑量、給藥持續(xù)時(shí)間都不盡相同,這也是造成研究結(jié)果不一致的原因之一;第三,阿司匹林只是治療或預(yù)防ARDS多種方式中的一種,將阿司匹林與某些藥物結(jié)合的雞尾酒療法可能對預(yù)防或治療ARDS有益。此外,P2Y12抑制劑以及GP Ⅱb/Ⅲa受體抑制劑目前因缺乏相關(guān)臨床研究,其有效性也處于未知狀態(tài),因此需要進(jìn)行更多、更加深入的探索。
ARDS是各種肺內(nèi)和肺外致病因素引起的急性彌漫性肺損傷,由于其發(fā)病機(jī)制尚未明確,目前缺乏有效的治療藥物。諸多的研究表明,血小板既可作為疾病發(fā)生發(fā)展的始動者和破壞者,又可作為抑制其發(fā)生發(fā)展的保護(hù)者,為ARDS提供新的治療靶點(diǎn)和新的生物標(biāo)志物,如何在不影響其正常生理功能的情況下,靶向抑制發(fā)揮破壞性作用的血小板因子,增強(qiáng)保護(hù)性血小板因子的防護(hù)作用,需要進(jìn)行更加深入的研究探索。目前的臨床研究表明市售的血小板相關(guān)藥物在預(yù)防或治療ARDS方面的有效性尚未確定,考慮ARDS本身存在相當(dāng)大的異質(zhì)性,未來對ARDS的表型進(jìn)行更加深入的研究,可能有助于發(fā)掘有效的治療藥物。