周 睿，佘林君，潘 盼，謝 菲

1 河南中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院 心血管內(nèi)科，河南鄭州 450000；2 解放軍總醫(yī)院 呼吸與危重癥醫(yī)學科，北京 100091

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是由嚴重感染、創(chuàng)傷等多種非心源性因素引起的急性彌漫性肺炎癥損傷，以肺彌散功能障礙為特征，主要表現(xiàn)為肺血管通透性增加、肺順應性降低、通氣/血流比值失調(diào)和急性低氧性呼吸衰竭，氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)＜300 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)。研究表明近兩年隨著新冠肺炎疫情的全球大流行，由新型冠狀病毒肺炎(corona virus disease 2019，COVID-19)誘發(fā)的重度ARDS是臨床上肺炎患者死亡的主要原因之一，死亡率達到30%以上[1]。ARDS發(fā)病機制復雜，主要病理生理紊亂包括：1)肺氣血屏障功能障礙——病原菌等誘導炎癥反應損害肺泡上皮和血管內(nèi)皮，引發(fā)細胞廣泛損傷和細胞連接斷裂，破壞屏障穩(wěn)定性和通透性；2)細胞因子風暴[2]；3)凝血纖溶異常與微血栓形成[3-4]；4)腎素-血管緊張素系統(tǒng)(renin-angiotensin-system，RAS)激活[5]。研究表明炎癥風暴、微血栓、異常RAS系統(tǒng)和其他因素造成的損傷都是通過直接或間接影響肺氣血屏障結構和功能促進ARDS發(fā)生發(fā)展的，故肺氣血屏障結構和功能變化在ARDS進程中占據(jù)核心地位，目前已經(jīng)成為潛在治療靶點。因此，本文就ARDS進程中肺氣血屏障變化和包括中醫(yī)藥在內(nèi)的針對性治療做一簡要綜述，以期為后續(xù)相關研究和臨床診療提供一定的參考。

1 ARDS時肺氣血屏障損傷機制

1.1 肺氣血屏障的結構 肺氣血屏障也稱為肺泡毛細血管屏障，由肺表面液體層、肺泡上皮細胞層、上皮基膜、薄層結締組織、毛細血管基膜和毛細血管內(nèi)皮細胞層組成，是肺泡與肺毛細血管緊密相連的組織結構，保證氣體正常交換并防止肺泡和間質(zhì)水腫的形成[6]。

1.2 ARDS與肺泡表面活性物質(zhì) 肺泡表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant，PS)由90%的飽和磷脂和10%的表面活性蛋白(surface active protein，SP)組成，是構成肺表面液體層的主要成分。其中SP主要包含SP-A、SP-B、SP-C、SP-D四種亞型，并均由Ⅱ型肺泡上皮細胞(alveolar epithelial type Ⅱ cells，AEC Ⅱ)合成分泌，SP-A和SP-D主要參與宿主免疫防御，維持肺泡表面穩(wěn)態(tài)[7]。在COVID-19誘發(fā)重度ARDS過程中，2019新型冠狀病毒(2019 novel coronavirus，2019-nCoV)通過刺突蛋白(S)結合血管緊張素轉換酶2(angiotensin converting enzyme-2，ACE2)受體侵入AEC Ⅱ并誘導其損傷，破壞肺上皮細胞層，促進ARDS發(fā)展。此時SP-D可結合病原體糖基化配體，促進巨噬細胞將病毒清除。此外，重組人表面活性蛋白D(recombinant human surface active protein D，rhSP-D)呈鈣依賴性結合2019-nCoV的S蛋白形成蛋白橋，驅(qū)動病毒聚集形成團簇，提高巨噬細胞清除效率；同時阻斷S蛋白與ACE2受體結合域的相互作用而抑制病毒復制、縮短病毒生命周期、減輕炎癥反應以抑制ARDS進展[8]。SP-A可抑制腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor，TNF-α)分泌和核因子NF-κB活化，抑制肺泡巨噬細胞產(chǎn)生一氧化氮，參與調(diào)節(jié)氧化反應；研究發(fā)現(xiàn)SP-A基因敲除小鼠感染肺炎克雷伯菌的概率更高，存活率降低，此外SP-A2變異體較SP-A1型能更好地促進吞噬細胞清除細菌，減輕肺部炎癥反應[9]。另有研究證明，機械通氣激活細胞釋放的活性氧(reactive oxygen species，ROS)通過典型ERK途徑激活AEC中mTOR復合物1(mTORC 1)以限制細胞外ATP的釋放，AEC Ⅰ釋放ATP結合AEC Ⅱ嘌呤能受體進而刺激相鄰AEC Ⅱ釋放PS的生理過程受到抑制，導致SP功能障礙，從而降低肺順應性，破壞肺生理功能，促進ARDS發(fā)展[10]。

1.3 ARDS與肺泡上皮細胞 AEC由鱗狀AEC Ⅰ和立方體AEC Ⅱ組成，其中AEC Ⅰ主要參與構成氣-血屏障的上皮結構，維持氣體交換，而AECⅡ主要合成和分泌PS，并作為肺泡干細胞分化為AEC Ⅰ參與肺組織損傷后修復[11]。2019-nCoV以其S蛋白結合ACE2受體和TMPRSS2酶入侵宿主細胞。Zhao等[12]發(fā)現(xiàn)人體ACE2主要在AEC Ⅱ中表達，且研究表明AEC Ⅱ能促進人冠狀病毒(human coronaviruses，HCoVs)在肺組織中的復制，進一步證明AEC Ⅱ是2019-nCoV的主要靶細胞。病理研究顯示2019-nCoV感染AEC后，在胞內(nèi)大量增殖并激活CD4+T細胞，誘發(fā)細胞因子風暴，直接或間接損傷肺泡上皮細胞和肺微循環(huán)；且實驗發(fā)現(xiàn)2019-nCoV會引起細胞緊密連接破壞、上皮細胞大量凋亡、上皮基底完整性破壞[13]，更是從細胞水平上證實病毒對上皮細胞的直接損傷和對肺氣血屏障結構的嚴重損害。脂多糖(lipopolysaccharides，LPS)通過激活Fas/Fas配體信號通路引發(fā)AEC凋亡，并同時過度活化中性粒細胞，釋放大量細胞因子以損傷上皮細胞，從而促進小鼠ARDS進程[14]。研究表明膿毒癥相關的ARDS與AEC Ⅱ凋亡存在緊密聯(lián)系。AEC Ⅱ被激活后誘導趨化因子釋放，增加損傷部位免疫細胞富集，并通過干擾素β(interferon-β，IFN-β)釋放TNF相關凋亡配體引起上皮細胞凋亡[15]；且中性粒細胞遷移時釋放過量ROS損傷上皮，破壞細胞間E-cadherin連接，導致肺上皮細胞壞死和剝落，增加上皮通透性[16]。急性肺損傷(acute lung injury，ALI)小鼠模型證實，作為上皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor，EGFR)配體的雙調(diào)蛋白(amphiregulin，Areg)表達顯著上調(diào)，通過EGFR途徑直接抑制TNF-α誘導的AEC損傷，減輕LPS誘導的肺氣血屏障損傷[17]。

1.4 ARDS與肺微血管內(nèi)皮細胞 目前發(fā)現(xiàn)肺微血管內(nèi)皮細胞可以通過改變血管屏障完整性、誘導血管炎癥和介導炎癥細胞浸潤促進ARDS發(fā)生發(fā)展[18]。COVID-19誘發(fā)ARDS過程中，病毒直接侵襲微血管內(nèi)皮細胞引發(fā)內(nèi)皮廣泛炎癥反應，導致內(nèi)皮細胞溶解和壞死。2019-nCoV結合ACE2受體進入微血管內(nèi)皮細胞，降低ACE2活性并間接激活激肽釋放酶-緩激肽通路；同時活化中性粒細胞產(chǎn)生ROS、誘導炎性細胞聚集，增強內(nèi)皮細胞收縮，破壞內(nèi)皮間連接，增加血管通透性[19]。微血管內(nèi)皮細胞死亡和血管完整性的破壞暴露基膜，激活凝血級聯(lián)過程；同時微血管內(nèi)皮細胞釋放營養(yǎng)性細胞因子，增加血小板生成，上調(diào)組織因子表達，促進血栓生成，介導內(nèi)皮細胞廣泛破壞[20]。Ackermann等[21]發(fā)現(xiàn)ARDS患者出現(xiàn)嚴重微血管內(nèi)皮損傷、廣泛血栓形成和肺氣血屏障破壞，證實2019-nCoV在誘發(fā)ARDS過程中對內(nèi)皮細胞的破壞。在膿毒癥引發(fā)ARDS及器官衰竭過程中，LPS結合TLR4誘導微血管內(nèi)皮細胞過度活化，降低Yes相關蛋白(yes-associated protein，YAP)水平，抑制其通過K48泛素化促進腫瘤壞死因子受體相關分子6(TNF receptor associated factor 6，TRAF6)降解，減少K63連接泛素化，阻止負反饋調(diào)節(jié)NF-κB的激活，誘發(fā)過度免疫應答而破壞血管內(nèi)皮和肺泡上皮[22]，擴大肺部炎癥反應而加速ARDS進展。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白(vessel endothelial cadherin，VE-cadherin)是內(nèi)皮黏附連接的核心成分，介導內(nèi)皮連接完整性，其缺失可直接誘導內(nèi)皮細胞凋亡[23]。研究表明，LPS誘導的膿毒癥并發(fā)ARDS時，巨噬細胞產(chǎn)生的IL-1β與內(nèi)皮細胞受體IL-1R1結合，降低可溶性腺苷酸環(huán)化酶(soluble adenylate cyclase，SAC)活性，減少微血管內(nèi)皮細胞中環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白(cAMPresponse element binding protein，CREB)的分泌，促使cAMP-CREB-VE-cadherin軸下調(diào)，從而降低VE-cadherin表達[24]，促進微血管內(nèi)皮細胞破壞和凋亡，加重炎癥性肺損傷。

1.5 ARDS與肺氣血屏障通透性 在病毒感染誘發(fā)COVID-19并發(fā)ARDS過程中，2019-nCoV上調(diào)血管內(nèi)皮生長因子和細胞黏附因子表達，破壞肺多糖包被，增加屏障通透性[25]；同時病毒對機體固有免疫的破壞使病原菌更易侵襲機體，釋放的LPS誘導過氧亞硝酸鹽生成，引起Rho A激活并硝化RAC 1抑制其活性，重排細胞骨架，造成屏障通透性增加，從而加劇肺部炎癥反應，進一步誘發(fā)肺泡彌漫性損傷、血管屏障破壞，促進ARDS發(fā)展[26]。另外，病毒侵入機體后激活作為一類鳥苷5'-三磷酸酶(GTPase)的RAP1所介導的信號通路，通過動態(tài)重組肌動蛋白細胞骨架增加VE-cadherin介導的內(nèi)皮細胞連接以增強血管屏障功能，降低屏障通透性，由此減少中性粒細胞擴散，從而抑制ARDS進展[27]。膿毒癥小鼠并發(fā)ARDS實驗中，骨髓激酶(bone marrow X-linked kinase，BMX)負調(diào)控蛋白酶激活受體(protease activated receptor 1，PAR1)，通過磷酸化PAR1促進細胞內(nèi)吞并使凝血酶-PAR1信號失活，屏障通透性因此降低，血管滲漏減少，細胞因子分布局限，從而有效抑制肺部炎癥進展至ARDS[28]。在ARDS小鼠模型的研究中，血管內(nèi)皮細胞高表達受體相互作用蛋白激酶3(receptor-interacting protein kinase 3，RIPK3)促進VE-cadherin分解和肌動蛋白細胞骨架重塑，使得屏障的完整性受損、通透性增加，由此促進肺組織中性粒細胞浸潤和內(nèi)皮功能障礙，加重肺部炎癥反應，加速ARDS發(fā)展[29]。

2 藥物治療ARDS

2.1 糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid，GC)治療ARDS

失控的炎癥反應是ARDS的核心變化，GC能有效阻斷炎癥風暴，減少肺上皮和血管內(nèi)皮細胞結構破壞，減輕臨床癥狀。在治療ARDS的一項多中心、隨機對照試驗中，早期靜脈注射地塞米松(dexamethasone，DEX)組相比于常規(guī)治療組，28 d內(nèi)機械通氣時間更少、60 d內(nèi)死亡率更低(21%vs36%)；其中DEX可通過減輕肺部和全身炎癥以避免肺氣血屏障結構破壞，從而減少中重度ARDS患者的機械通氣時間和總死亡率[30]?；仡櫺杂^察研究證實，在COVID-19相關ARDS患者的治療中，GC治療組患者血清C反應蛋白較對照組明顯降低，且住院60 d內(nèi)生存率要遠高于未使用激素組患者[31]；即GC能顯著抑制體內(nèi)炎癥反應從而保護肺氣血屏障結構和功能，以增加ARDS患者生存率。上述臨床試驗數(shù)據(jù)表明GC可以明顯抑制包括病毒在內(nèi)的多種病因引發(fā)的嚴重炎癥反應，減少炎癥因子對肺氣血屏障結構的破壞，進而降低需要呼吸支持的ARDS患者死亡率，為臨床治療ARDS提供了有力證明。

2.2 抗感染治療ARDS ARDS往往繼發(fā)于膿毒癥甚至感染性休克，因此需要使用抗生素對癥治療。目前臨床使用的抗生素有青霉素類、氨基糖苷類、四環(huán)素類和大環(huán)內(nèi)酯類等，需根據(jù)患者不同病原學情況選擇針對性抗生素。最新研究表明大環(huán)內(nèi)酯類抗生素(macrolide antibiotics，MA)除具有抗感染作用外，還可以通過抑制中性粒細胞釋放炎性細胞因子[32]、破壞TLRs介導的信號轉導從而抑制促炎細胞因子的產(chǎn)生和釋放[33]，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，減少AEC的免疫性損傷，有利于ARDS時肺氣血屏障的保護。MA治療膿毒癥相關ARDS患者的臨床試驗中，確診后ARDS后24 h內(nèi)接受治療的患者死亡率降低，機械通氣使用時間減少，且60 d內(nèi)生存率增加[34]。其中，阿奇霉素以其強效免疫調(diào)節(jié)、殺菌和抗炎作用可明顯縮短患者機械通氣停止時間并降低ARDS患者90 d內(nèi)住院死亡率，輔助治療ARDS療效顯著[35]。此外，對于病毒誘發(fā)的ARDS，瑞德西韋作為一種核苷酸類似物的前體藥物，可競爭性結合病毒RNA鏈阻止病毒復制并抑制病毒侵襲AEC Ⅱ，減輕肺泡上皮損傷，抑制肺部炎癥反應。其最早用于抗擊埃博拉病毒，但近期研究發(fā)現(xiàn)瑞德西韋治療冠狀病毒感染也有良好療效[36]。有關感染2019-nCoV的動物實驗發(fā)現(xiàn)，瑞德西韋治療組動物肺葉炎癥浸潤更少，肺部病毒載量明顯降低，臨床癥狀和肺部炎癥得到大幅減輕，結果支持瑞德西韋可有效抑制ARDS進程[37]。研究表明MA和瑞德西韋除了可直接抗擊病原體感染以減少肺組織結構破壞外，還可通過抑制肺部炎癥反應，減輕AEC損傷，保護肺氣血屏障結構，對ARDS患者有顯著治療效果。

2.3 免 疫 治 療ARDS 1)干 擾 素 治 療ARDS：2019-nCoV感染機體后抑制IFN產(chǎn)生，阻止IFN抗病毒免疫反應，觸發(fā)炎癥和ARDS[38]。體外實驗中，藥物IFN-λ-1a可以有效抑制2019-nCoV在人氣道上皮細胞中的復制并減少病毒滴度；且小鼠適應性2019-nCoV研究模型也支持IFN-λ-1a對ARDS患者的療效[39]。另外有研究表明IFN-β-1a可上調(diào)肺內(nèi)皮細胞上的分化簇73(CD73)，增加細胞外腺苷濃度以減少血管滲漏，維持內(nèi)皮屏障功能。在一項隨機臨床試驗中，接受IFN-β-1a靜脈注射6 d的中度或重度ARDS患者相比安慰劑治療組，28 d內(nèi)死亡率和無呼吸機時間無統(tǒng)計學差異[40]。目前雖然尚未確定IFN-β-1a的臨床療效，但其作為一種實驗性干預措施，在延緩ARDS進程中有著顯著作用，未來可對其進行進一步前瞻性評估。研究表明IFN可有效抑制病毒對AEC的感染和對血管內(nèi)皮細胞的破壞，同時還可調(diào)節(jié)細胞外腺苷濃度以保護肺內(nèi)皮屏障功能，干預機體ARDS進程，對ARDS患者有一定治療效果。2)單克隆抗體類藥物治療ARDS：病原體感染機體激活免疫細胞釋放IL-6等促炎細胞因子，介導細胞因子風暴誘發(fā)全身炎癥損害。托珠單抗(tocilizumab)是一類重組人源化IL-6受體單克隆抗體，特異性結合IL-6受體以阻斷炎癥級聯(lián)反應，減輕AEC的免疫性損傷，在ARDS患者的治療中發(fā)揮重要作用[41]。治療21例冠狀病毒誘發(fā)ARDS患者的療效觀察中，Xu等[42]發(fā)現(xiàn)常規(guī)治療基礎上加用托珠單抗的患者發(fā)熱癥狀在1 d內(nèi)得到緩解，90.5%患者肺部病灶明顯縮小，85%患者外周血淋巴細胞百分率下降，84.2%患者C反應蛋白數(shù)值顯著降低，肺部炎癥得到有效控制，即托珠單抗可減輕肺部炎癥，避免肺泡上皮層的炎癥性損傷以保護肺氣血屏障，進而減緩ARDS進展。更大樣本的研究中，使用托珠單抗可有效改善患者臨床癥狀，抑制病情惡化，提高ARDS患者的生存概率[43]。臨床證據(jù)表明托珠單抗可有效控制肺部及全身炎癥性反應，減少AEC免疫性損傷以保護肺氣血屏障結構，抑制ARDS發(fā)生發(fā)展。

2.4 間充質(zhì)干細胞(mesenchymal stem cells，MSC)治療ARDS MSC是一類成體干細胞，參與修復受損的AEC Ⅱ和內(nèi)皮細胞、中斷炎癥級聯(lián)反應并促進肺功能恢復。對ARDS患者進行探索性治療，成功移植MSC的重癥患者生存率提高，臨床癥狀在1個月內(nèi)得到明顯改善[44]，其中MSC通過阻斷促炎細胞因子破壞AEC Ⅱ從而保護肺氣血屏障，改善ARDS患者臨床癥狀。Matthay等[45]對比觀察MSC的臨床療效時發(fā)現(xiàn)，開始輸注MSC 6 h后的MSC組血漿Ang Ⅱ濃度下降程度遠大于安慰劑組，患者體內(nèi)炎癥反應明顯減輕，死亡率降低。而且MSC通過過表達旁細胞分泌因子抑制ARDS狀態(tài)下免疫失衡，減少肺結構破壞，保護肺氣血屏障以減輕肺損傷[46]，進一步證明MSC治療ARDS的顯著療效。此外，H7N9流感病毒誘發(fā)ARDS的臨床研究表明，MSC可修復病毒破壞的AEC Ⅱ和內(nèi)皮細胞，增強肺氣血屏障保護功能；經(jīng)過MSC移植治療的患者臨床癥狀明顯改善，且死亡率遠低于對照組(17.6%vs54.5%)[47]。上述研究結果支持以MSC為基礎的免疫治療可有效應對病原體感染，避免炎癥反應破壞肺氣血屏障結構和功能，對ARDS患者起到積極的治療作用。

2.5 中藥治療ARDS 炎癥反應和氧化應激反應在ARDS進程中起核心作用。多種中藥制劑以其抗炎、抗病毒作用可參與控制炎癥反應進展，近年來在抗擊非典型肺炎、新冠肺炎疫情和治療ARDS中得到了廣泛研究。中醫(yī)藥治療特點是整體觀和辨證論治，在ARDS的治療中具有潛在的優(yōu)勢和支持作用。中醫(yī)學沒有明確關于ARDS的記載。《黃帝內(nèi)經(jīng)》曰“五疫之至，皆相染易，無問大小，病狀相似”，故現(xiàn)代學者將由病毒感染誘發(fā)的ARDS歸屬于“濕毒疫”范疇[48]，而對于其他病因誘發(fā)的ARDS，可根據(jù)患者氣短、高燒等表現(xiàn)將其歸屬于“喘脫”“暴喘”范圍。由麻杏石甘湯等4個經(jīng)方組合而成的清肺排毒湯是治療COVID-19的通用方劑，該方劑通過調(diào)控與ACE2相關的蛋白和信號通路發(fā)揮消除炎癥和減輕上皮損傷的作用，有效減緩ARDS發(fā)展[49]。張伯禮在宣肺敗毒散中加入馬鞭草，化瘀利水解毒的同時發(fā)揮抗微血栓作用，減少病毒對氣血屏障的破壞，抑制肺部炎癥進一步擴大[48]。研究發(fā)現(xiàn)雙黃連口服液可減少病毒損傷肺泡上皮以保護肺氣血屏障，進而局限炎癥反應，避免ARDS進展；治療病毒相關性肺炎時，治療組第7天、第14天肺部炎癥病灶密度降低程度都明顯高于對照組，且能減少包括ARDS在內(nèi)的嚴重不良事件發(fā)生率[50]。已被證明對流感有效的連花清瘟膠囊可有效抑制IL-1β、TNF-α表達，并能明顯縮短患者發(fā)熱、咳嗽和疲勞癥狀恢復時間，減輕炎癥反應，安全參與ARDS患者的治療[51]。研究發(fā)現(xiàn)，平肺寧血湯可有效減少IL-1β、IL-6表達，減輕肺部炎癥并降低血管通透性，維護肺氣血屏障完整性從而顯著抑制ARDS發(fā)展[52]；另外四逆湯能通過減少肺組織中炎癥因子水平影響ACE2表達，進而避免氣血屏障結構破壞，降低ARDS患者死亡率[53]。此外，熱毒寧注射劑[54]、益氣復脈注射液[55]、黃連的活性成分小檗堿[56]和穿心蓮內(nèi)酯磺酸鹽[57]等均能明顯抑制肺組織炎癥反應，對于LPS和顆粒物誘導的ARDS有明確治療效果。以上研究證據(jù)明確指出中藥制劑能夠阻滯炎癥反應，有效減輕肺氣血屏障損傷程度，改善臨床癥狀，在ARDS治療中具有良好應用前景。

3 結語

目前研究已證實肺氣血屏障結構和功能的改變在ARDS發(fā)生發(fā)展中起到一定作用，這為包括糖皮質(zhì)激素、免疫藥物、間充質(zhì)干細胞和中藥制劑等在內(nèi)的多種中、西醫(yī)治療方案應用于臨床提供了思路。由于炎癥風暴、微血栓、異常RAS系統(tǒng)激活和其他因素所致?lián)p傷等各種病理生理紊亂都會影響肺氣血屏障的結構和功能，最終加重ARDS進展，因此肺氣血屏障的結構和功能變化在ARDS進程中占據(jù)核心地位。以肺氣血屏障為精準靶向的治療，未來可能成為ARDS治療的核心；而肺氣血屏障中的肺泡Ⅰ型、Ⅱ型上皮細胞、肺血管內(nèi)皮細胞和多糖包被等更是可能成為治療的靶點，為患者的精準化、個體化治療提供理論基礎。此外，現(xiàn)階段中醫(yī)藥通過直接或間接改善氣血屏障功能治療ARDS的報道越來越多，并在新冠肺炎的預防和診治過程中發(fā)揮了關鍵作用，未來中醫(yī)藥的治療和保護機制可為ARDS診療提供更多可能，值得我們進一步探索。