Ⅱ型肺泡上皮细胞与急性肺损伤的研究进展﹡

李超然 王智刚 朱运奎（审校）

（1.兰州大学第二医院，甘肃兰州 730030；2.兰州军区兰州总医院，甘肃兰州 730050）

在急性肺损伤（acute lung injury，ALI）与更严重阶段的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）时，肺泡上皮细胞受损是影响气体交换，引起顽固性低氧血症的重要原因；促进肺泡上皮的修复是治疗ALI/ARDS，改善呼吸功能的重要方面。在ALI/ARDS三期病理变化：渗出期、增殖期和纤维化期都有Ⅱ型肺泡上皮细胞（alveolar epithelial cells type Ⅱ，AECⅡ）的参与。除了可以分泌表面活性物质，AECⅡ还具有诸多功能参与了ALI的发生和发展过程。因此，本研究就近年来对AECⅡ的功能以及联系ALI/ARDS与AECⅡ的生物标志物的研究进行概述，期望通过对AECⅡ的深入了解对ALI有更深入的认识。

1 与ALI相关的AECⅡ的功能

1.1 炎症反应

促炎/抗炎的失衡导致的全身炎症反应综合征（SIRS）是引起ALI的重要原因。多种炎症介质，包括：促炎因子、趋化因子和粘附分子等都参与了这个过程。研究发现炎症反应时AECⅡ内NF-κB上调[1]，并且可以产生MCP-1（单核细胞趋化蛋白-1）、CXCR3竞争性趋化因子[2]、MIP-2（巨噬细胞炎性蛋白-2）、GRO[3]、IL-8[4]等促炎趋化因子。Sato等发现结核分枝杆菌感染后，AECⅡ还可分泌TNF-α、GM-CSF等促炎因子[4]。说明AECⅡ在ALI的一期病理变化中参与了SIRS的形成。

1.2 凝血与纤溶

ALI时，凝血反应的失衡导致沉积在肺泡腔和肺泡间隙的纤维蛋白继续发展成纤维化，严重影响气体交换。依赖TF（组织因子）的外源性凝血途径在局部凝血级联反应中发挥重要作用。Bastarache等发现AECⅡ可以分泌TF[5]。炎症刺激能使AECⅡ释放一种微粒，上调TF的促凝血活性[6]。在炎症刺激下，AECⅡ还可以产生TFPI（组织因子途径抑制剂）[7]，凝血酶调节素等抗凝物质。说明AECⅡ也参与了肺泡内凝血反应的失衡过程。

1.3 肺泡内液体的清除

Ⅰ型肺泡上皮细胞（AECⅠ）覆盖肺泡约95%的表面积，主要功能是进行气体交换。而AECⅡ所占面积少，数量较多，含有高活性的Na+-K+-ATP酶，在调节肺泡内液体的跨上皮转运中发挥作用[8-9]。ALI时，由于肺泡上皮的受损，大量液体积聚在肺泡内影响气体交换。低氧又导致了Na+-K+-ATP酶活性降低及在AECⅡ上表达数量的减少[10]。而KGF、β2受体激动剂[11]等通过上调Na通道基因表达及Na+-K+-ATP酶的活性，促进了肺泡液体的清除，改善了氧合，有治疗作用。说明Ⅱ型上皮细胞在调节肺泡液体的清除中可能发挥关键性作用。

1.4 免疫调节

肺组织内的单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞（PMN）及淋巴细胞等构成肺内的防御系统。而AECⅡ除参与构成肺泡壁，分泌表面活性物质之外，也是肺内的免疫效应细胞。目前其在免疫系统中的作用尚不十分清楚。AECⅡ可持续表达MHCⅡ，但不表达协同刺激分子CD80、CD86，可表达协同刺激分子ICOSL[12]，但初始T细胞缺乏其相应配体ICOS，无法激活T细胞，而且移除AECⅡ后，初始T细胞仍处无能状态，导致T细胞形成对不致病抗原的持久耐受[13]。但Debbabi等[14]发现AECⅡ可作为抗原提呈细胞刺激一些效应期或记忆性T细胞，提呈抗原给其特异性的CD4+T细胞。而且TNF-α、LPS（脂多糖，引起ALI的常见致病因素）等可刺激AECⅡ表达B7-H2，与活化的T细胞上表达的ICOS（B7-H2配体）形成共刺激通路，促进活化的T细胞增殖和细胞因子的产生[12]。据此推测AECⅡ在免疫系统中可能扮演双重角色。

2 增殖和修复

AECⅡ又称为AECⅠ的祖细胞，ALI后可以增殖并转化为AECⅠ。Marsh等[15]发现MIF（巨噬细胞迁移抑制因子）可以通过与AECⅡ上CD74的相互作用诱导其增殖，表达CD74的MLE-12细胞也增殖，而不表达CD74的AECⅠ不增殖。说明MIF与CD74的相互作用可能是诱导AECⅡ增殖的重要机制。AECⅡ还可以表达MMP2和MT1-MMP（膜型机制金属蛋白酶），可能在修复时上皮细胞的延伸和迁移中发挥作用[16]。而AECⅡ上表达的CXCR3A亚型和CXCR3B亚型（CXC3趋化因子受体）可诱导细胞的趋药性反应和增殖[17]。TGF-β1通过上调PDE4（磷酸二酯酶4）诱导AECⅡ转化为间充质细胞、成纤维细胞[18]。说明AECⅡ在ALI的二期、三期病理变化中都发挥作用。

3 生物标志物

由以上可知具有多种功能的AECⅡ参与了ALI的三期病理变化，在ALI的发生、发展和修复过程中都有形态和表型的变化。因此推测与AECⅡ相关的生物标志物最能够代表肺泡上皮细胞的损伤和修复状态。研究这些生物标志物随时间的变化情况以及与炎症反应的关系将有利于ALI的诊断、预测进展、判断预后及指导治疗。近年来研究较多的主要是表面活性物质蛋白A和D（SP-A、SP-D）以及KL-6。

SP-A和SP-D是由AECⅡ分泌的表面活性物质相关蛋白。通过检测ALI/ARDS患者血浆中SP-A、SP-D的水平，显示血浆中SP-A的水平高于SP-D，但SP-A与临床结局无关，SP-D的高水平与更高的器官衰竭概率，更高的死亡风险和更低的脱机时间相关[19]。而且，AECⅡ分泌的SP-D与肺损伤的严重程度相关[20]。表明血浆中的SP-D可以作为ALI/ARDS的生物标志物，但尚无SP-D与炎症反应关系的研究。

KL-6是表达在AECⅡ及呼吸性细支气管上皮细胞上的糖蛋白，ALI/ARDS时，血浆中KL-6的水平与肺损伤的严重程度和疾病的预后相关[21-22]。而且，ARDS患者支气管肺泡灌洗液中KL-6的水平与髓过氧化物酶的活性以及细胞的计数相关，与感染的严重性无关[21]。因此，KL-6能否作为ALI/ARDS理想的标志物还需深入研究。

[1] Cox RA，Burke AS，Jacob S，et al.Activated nuclear factor kappa B and airway inflammation after smoke inhalation and burn injury in sheep[J].J Burn Care Res，2009，30（3）：489-498.

[2] Pechkovsky DV，Goldmann T，Ludwig C，et al.CCR2 and CXCR3 agonistic chemokines are differently expressed and regulated in human alveolar epithelial cells type Ⅱ[J].Respir Res，2005，6：75.

[3] Vanderbilt JN，Mager EM，Allen L，et al.CXC chemokines and their receptors are expressed in type Ⅱ cells and upregulated following lung injury[J].Am J Respir Cell Mol Biol，2003，29（6）：661-668.

[4] Sato K，Tomioka H，Shimizu T，et al.Type Ⅱ alveolar cells play roles in macrophage-mediated host innate resistance to pulmonary mycobacterial infections by producing proinflammatory cytokines[J].J Infect Dis，2002，185（8）：1139-1147.

[5] Bastarache JA，Wang L，Geiser T，et al.The alveolar epithelium can initiate the extrinsic coagulation cascade through expression of tissue factor[J].Thorax，2007，62（7）：608-616.

[6] Bastarache JA，Fremont RD，Kropski JA，et al.Procoagulant alveolar microparticles in the lungs of patients with acute respiratory distress syndrome[J]. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2009，297（6）：L1035- L1041.

[7] Bastarache JA，Wang L，Wang Z，et al.Intra-alveolar tissue factor pathway inhibitor is not sufficient to block tissue factor procoagulant activity[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2008，294（5）：L874- L881.

[8] Castranova V，Jones GS，Jones GS，et al.Transport properties of isolated type Ⅱalveolar epithelial cells[J].Am Rev Respir Dis，1983，127（5 Pt 2）：S28- S32.

[9] Matalon S.Mechanisms and regulation of ion transport in adult mammalian alveolar type Ⅱ pneumocytes [J].Am J Physiol，1991，261（5 Pt 1）：C727- C738.

[10] Mairbaurl H，Wodopia R，Eckes S，et al.Impairment of cation transport in A549 cells and rat alveolar epithelial cells by hypoxia[J].Am J Physiol，1997，273（4 Pt 1）：L797- L806.

[11] Esper AM，Esper AM.Evolution of treatments for patients with acute lung injury[J].Expert Opin Investig Drugs，2005，14（5）：633-645.

[12] Qian X，Agematsu K，Agematsu K，et al.The ICOS-ligand B7-H2，expressed on human typeⅡ alveolar epithelial cells， plays a role in the pulmonary host defense system[J].Eur J Immunol，2006，36（4）：906-918.

[13] Lo B，Lo B，Evans K，et al.Alveolar epithelial typeⅡ cells induce T cell tolerance to specific antigen[J].J Immunol，2008，180（2）：881-888.

[14] Debbabi H，Ghosh S，Kamath AB，et al.Primary typeⅡ alveolar epithelial cells present microbial antigens to antigen-specific CD4+ T cells[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2005，289（2）：L274- L279.

[15] Marsh LM，Cakarova L，Kwapiszewska G，et al.Surface expression of CD74 by type Ⅱ alveolar epithelial cells：a potential mechanism for macrophage migration inhibitory factor-induced epithelial repair [J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2009，296（3）：L442- L452.

[16] Kunugi S，Fukuda Y，Ishizaki M，et al.Role of MMP-2 in alveolar epithelial cell repair after bleomycin administration in rabbits [J].Lab Invest，2001，81（9）：1309-1318.

[17] Ji R，Ji R，Gonzales LW，et al.Human typeⅡ pneumocyte chemotactic responses to CXCR3 activation are mediated by splice variant A[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2008，294（6）：L1187- L1196.

[18] Kolosionek E，Savai R，Ghofrani HA，et al.Expression and activity of phosphodiesterase isoforms during epithelial mesenchymal transition：the role of phosphodiesterase 4[J].Mol Biol Cell，2009，20（22）：4751-4765.

[19] Eisner MD，Parsons P，Matthay M. A，et al.Plasma surfactant protein levels and clinical outcomes in patients with acute lung injury[J].Thorax，2003，58（11）：983-988.

[20] Pan T，Nielsen LD，Allen MJ，et al.Serum SP-D is a marker of lung injury in rats[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol，2002，282（4）：L824- L832.

[21] Nathani N，Perkins GD，Tunnicliffe W，et al.Kerbs von Lungren 6 antigen is a marker of alveolar inflammation but not of infection in patients with acute respiratory distress syndrome[J].Crit Care，2008，12（1）：R12.

[22] Sato H，Callister ME，Mumby S，et al.KL-6 levels are elevated in plasma from patients with acute respiratory distress syndrome[J].Eur Respir J，2004，23（1）：142-145.