肺泡内液体清除机制研究进展

吴双，王舒颜(1山东省肿瘤医院，济南250117；2济南大学山东省医学科学院医学与生命科学学院； 莒县计划生育服务站)

肺泡内液体清除机制研究进展

吴双1,2，王舒颜3(1山东省肿瘤医院，济南250117；2济南大学山东省医学科学院医学与生命科学学院；3 莒县计划生育服务站)

摘要：肺水肿是临床常见疾病，肺泡液的吸收和消散对于减慢肺水肿的形成速度、改善肺水肿的预后至关重要。本文从上皮钠通道、水通道蛋白、β受体激动剂、上皮氯通道、α受体激动剂5个方面介绍了肺泡液体清除机制的研究进展，并简要介绍酸敏感离子通道及γ-氨基丁酸受体在肺泡液体清除中的作用机制。

关键词：肺泡液体清除率；肺水肿；上皮钠通道；水通道蛋白；上皮氯通道

肺水肿是呼吸系统常见疾病，肺泡液的吸收和消散对于减慢肺水肿的形成速度、改善肺水肿的预后具有重要作用。生理状态下，肺泡对液体的清除机制处于动态平衡，当出现肺水肿时，由于肺泡液体分泌、吸收及肺间质内液体回流的动态平衡机制被打破，液体聚集于肺泡内导致氧气交换障碍。维持肺泡内液体的清除机制对于促进肺泡内多余液体吸收、加速肺泡内积聚液体清除、恢复肺泡的气体交换功能具有重要意义。本文就肺泡内液体清除的机制进行综述。

1上皮钠通道(ENaC)

ENaC 分布于肺泡Ⅰ型上皮细胞和肺泡Ⅱ型上皮细胞的细胞膜顶端，由α、β、γ三个亚基构成，分别为钙离子(Ca2+)激活的非选择性钠通道、高选择性钠通道及循环核普酸门控钠通道，均参与了肺泡水肿液体的清除过程。钠离子(Na+)可通过ENaC向肺上皮细胞内转运，同时肺泡内的积液随着Na+的跨上皮运输而被转运，进入细胞内的Na+再经过位于细胞基底膜侧的钠—钾-ATP酶(Na+-K+-ATPase)转移至肺间质，从而促进水的转运。实验研究证明，刺激肺泡上皮的α及β肾上腺素能受体、皮质激素、生长因子均能提高ENaC及其下游Na+-K+-ATPase的表达。而某些炎性因子，如IL-1β、IL-4、INF-γ、 TGF-β1、TNF-α则可抑制肺泡上皮ENaC的活性。实验证明，在腹膜炎导致的肺水肿肺组织中，ENaC和Na+-K+-ATPase表达降低。Deng等[1]研究发现，胰岛素可通过促进ENaC表达，增加肺水肿肺泡内的液体清除，而给予ENaC阻滞剂后这种保护作用消失。Wang等[2]研究发现，急性肺损伤后肺泡液体清除率明显降低，ENaC和Na+-K+-ATPase表达降低。有实验证明，布比卡因导致的肺泡液体清除率降低与抑制肺泡ENaC有关[3]。

2水通道蛋白(AQP)

在呼吸道及肺上皮细胞存在至少4种AQP，分别为AQP-1、AQP-3、AQP-4、AQP-5。AQP-1主要位于细支气管周围毛细血管、淋巴管和肺泡毛细血管内皮细胞及成纤维细胞上，可清除支气管和微血管周围的液体。AQP-3和AQP-4主要在气道上皮细胞中表达，可清除气道内液体。AQP-5主要在肺泡Ⅰ型上皮细胞、黏膜下腺腺泡表达，具有清除肺泡腔内液体的作用。在肺泡液清除过程中，水随着Na+进入上皮细胞，Na+通过ENaC进入细胞，而水则通过AQP转移。在高氧诱导的急性肺损伤模型中，肺组织中AQP1表达降低，AQP5也出现异常表达[4]。失血性休克肺水肿动物模型中发现，AQP1和AQP5的表达量减少，经过液体复苏治疗后AQP1和AQP5的表达均增多，肺损伤减轻[5]。故AQP中主要通过AQP-1及AQP-5清除肺泡内液体。

AQP的表达受多种因素影响，糖皮质激素能够诱导AQP-1表达上调；AQP-5在出生时表达较少，进入成年期后逐渐表达，且受渗透压、环磷酸腺苷(cAMP)激动剂、Vallinoid受体等调节。此外，AQP还受炎性细胞因子和炎性介质等的调节。研究表明，病毒感染致肺炎和脂多糖诱导的肺损伤中，AQP1、AQP5表达下调。离体研究表明，肺泡上皮细胞和TNF共同培养可导致AQP5表达减少。Jin等[6]研究发现，在大潮气量机械通气诱导明显的肺水肿中肺泡AQP1表达减少，而环氧化酶-2(COX-2)抑制剂能够减轻肺水肿并上调AQP1的表达。Zhao等[7]发现，AQP1和AQP3表达减少可导致肺水肿加重。实验证明，高压氧预处理后高海拔诱导的大鼠肺水肿可得到减轻，其机制可能与上调AQP1和AQP5有关[8]。以上研究提示，肺损伤时AQP表达降低，肺泡内液体含量增加，而上调AQP的表达能够减轻肺水肿。

3上皮氯(Cl-)通道

肺泡上皮细胞是一种极化细胞，其腔面膜和基底膜上分布着各种各样的载体和蛋白。至今发现肺上皮细胞腔面膜主要有三类Cl-通道。第一类是囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)，第二类是钙激活的Cl-通道(CaCC)，第三类是容积敏感性Cl-通道。肺泡液中的Cl-在Na+浓度梯度的驱动下进入肺上皮细胞，导致细胞内Cl-浓度升高，当腔面膜Cl-通道开放时，Cl-将从上皮细胞分泌至肺泡腔，导致细胞外渗透压升高，形成跨上皮的渗透压梯度。CFTR缺失或其活性抑制都会降低依赖β-肾上腺素能受体激动剂的肺泡水肿液体的清除过程。抑制CFTR的活性也会抑制cAMP介导的肺泡水肿液的清除。谷秀等[9]发现CFTR氯离子通道开放剂NS004可以提高离体人肺脏的肺泡液体清除率，应用CFTR氯离子通道和钠离子通道的抑制剂可以完全阻断NS004的这种提高作用，说明CFTR氯离子通道的开放剂对于肺泡液体清除能力的提高可能是通过Na+和Cl-通道共同完成的；CFTR氯离子通道抑制剂CFTR inh-172可以部分抑制β-肾上腺素能受体激动剂所致的肺泡液体清除率升高，提示肺泡液体清除与氯离子的运输之间关系密切，CFTR也调节气道上皮细胞膜上其他通道的活性，并决定着电解质和液体在许多上皮组织中的转运。

4β-肾上腺素能受体激动剂

β-受体激动剂对于肺泡内液体平衡具有以下作用：①与气道靶细胞膜上的β2受体结合，激活兴奋性G蛋白，活化腺苷酸环化酶，催化细胞内ATP转化为cAMP，细胞内的cAMP水平增加，进而作用于ENaC，增加Na+由胞外向胞内转运从而提高肺泡液体清除率；②使上皮Cl-通道激活开放而增强Cl-的转运。使用β受体激动剂后胞内cAMP上升，使得CFTR型Cl-通道开放，引起Cl-跨膜转运，使得膜电位处于超级化状态，增加Na+内流动力；③活化Na+-K+-ATPase，增强Na+逆浓度转运的驱动力；④细胞内cAMP的升高激活cAMP依赖的蛋白激酶(PKA)，通过细胞内游离钙浓度的下降，肌球蛋白轻链激酶(MCLK)失活和钾通道开放等途径，最终松弛平滑肌，增加气道开放程度，增加氧气吸入量；⑤可抑制肥大细胞与中性粒细胞释放炎症介质，减少对肺泡表面上皮细胞刺激，减轻炎性因子对ENaC及AQP的负性调节作用。

5α-肾上腺素能受体激动剂

苯肾上腺素可显著提高肺泡液体的清除率，且对肺泡液体清除率的调节呈剂量依赖性。选择性α1-肾上腺素能受体阻滞剂能显著抑制苯肾上腺素引起的肺泡液体清除率的提高；而α2-肾上腺素能受体阻滞剂则对苯肾上腺素提高肺泡液体清除率的作用没有影响，说明苯肾上腺素对肺泡液体清除率的影响部分是通过α1-肾上腺素能受体的活化完成的；β1和β2-肾上腺素能受体阻滞剂可以显著抑制苯肾上腺素对肺泡液体清除率的提高作用。苯肾上腺素对于肺泡液体清除率的调节可能是通过作用于肺泡上皮的β1-肾上腺素能受体和α1-肾上腺素能受体的结果[10]。

6酸敏感离子(ASICs)通道

ASICs通道是一类由氢离子(H+)激活的配体门控阳离子通道，为ENaC /退化因子基因超家族的一个分支，在细胞外pH值降低时可激活Na+转运。现已发现6种ASIC亚基蛋白，分别为ASICla、ASICIb、ASIC2a、ASIC2b、ASIC3及ASIC4。研究发现，肺泡上皮细胞与支气管黏膜上皮中有ASIC3表达，提示该通道可能参与肺泡液体的清除[11]。

7γ-氨基丁酸(GABA)受体

GABA是中枢系统中重要的抑制性神经递质。研究发现，肺泡上皮存在GABA信号系统，且参与了肺泡液体的清除，该系统还参与过敏性哮喘的发生，经鼻吸入GABA受体阻断剂可明显抑制哮喘时黏液的过度分泌[13]。其机制可能是细胞外Cl-向胞内过度运输，破坏了原有浓度差，影响了水分的转运。在HEK293细胞上ASICs 和GABAA受体可形成异源复合体[14]，因此推测ASICs和GABAA在肺泡上皮表面结构上可能形成复合体，并相互调节参与肺泡液体的清除。

综上所述，多种因素可影响肺泡液体清除机制，进一步研究肺泡液体清除率的机制及影响因素对于肺水肿的治疗具有重要意义。

参考文献：

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(收稿日期：2014-12-09)

中图分类号：R332.2

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2015)10-0097-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2015.10.038