Interleukin－8在急性肺损伤中的作用机制研究进展

全宇航，王忠慧 (.昆明医科大学，云南 昆明 650000;.昆明医科大学第三附属医院，云南省肿瘤医院麻醉科，云南 昆明 650000)

急性肺损伤(Acute Lung Injury，ALI)/急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS)是各种致病因素引起的急性、进行性、炎性肺损伤过程。美国国立卫生研究院估计每年有超过450万人罹患ALI/ARDS［1］，而死亡率更是高达30%～60%，［2－3］其他患者生活质量持续降低［4］。近年来，随着对ALI/ARDS发病机制的深入研究，发现白细胞介素－8(Interleukin－8，IL－8)，是一种强有力的中性粒细胞诱导剂和激活剂，通过形成抗IL－8自身抗体在急性肺损伤中发挥了重要作用。本文参阅了近年来众多有关IL－8的研究文献，介绍了IL－8的生物学特性，并探讨了IL－8在急性肺损伤中的发挥作用的机制。

ALI是机体遭受严重感染、创伤、休克等因素打击后引起的一种灾难性综合征，表现为弥漫性肺泡－毛细血管膜损伤所致肺水肿和肺不张等病理特征，临床表现为呼吸窘迫和顽固性低氧血症等。ARDS则是急性肺损伤的严重形式。在过去几十年中，尽管人们对ALI/ARDS的发病机制认识和临床救治措施方面有了长足的进步，但ARDS患者的死亡率仍居高不下［5－6］。急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征是严重肺部疾病，急性炎性反应导致血管内皮细胞及肺泡上皮细胞通透性增加，富含大量蛋白的水肿液、炎性反应细胞、甚至红细胞进入肺泡腔及肺间质最终导致呼吸衰竭。中性粒细胞的浸润在急性肺损伤中起重要作用，IL－8对多形核白细胞(polymorphonuclear leukoeytes，PMN)有趋化作用，是重要促炎因子和组织损伤的炎性介质，研究表明它们与ALI炎性反应调控失衡有关［7］。L i等研究提示，ALI可致大鼠肺组织及血清IL－8水平明显增高，肺内中性粒细胞数量增加，动脉血氧分压降低，肺干湿比增加，当减少IL－8表达后肺损伤得到明显改善［8］;ARDS患者IL－8水平与其他凋亡相关因子水平呈正相关，它们通过减少中性粒细胞凋亡上调了其在肺局部的数量，延长其生存时间，进一步加重肺损伤［9］。随着对IL－8的不断研究，其在生理和病理情况下的作用正在逐步被认识。目前认为IL－8与急性肺损伤密切相关，本文就其可能的作用机制作一综述。

1 IL－8的生物学特性

IL－8(Interleukin－8，IL－8)是Yoshmiura等［10］于1987年首次从细菌脂多糖刺激人外周血单核白细胞上清液中纯化得来，并证实对中性粒细胞有趋化作用，故当时被命名为粒细胞激活因子。分子生物学实验最终证实其隶属于白细胞介素成员，并于1988年伦敦学术会议上将该因子确定为中性粒细胞活性肽(NAP)/IL－8。白细胞介素－8是一种能激活嗜中性粒细胞的趋化性细胞因子(Chemokine，chemotactic cytokine)，是一种具有内源性白细胞趋化性和活化性作用的碱基－肝素结合性蛋白质。IL－8为前炎性反应介质，它主要由单核细胞、内皮细胞和巨噬细胞产生，IL－8能促进PMN趋化和激活，促使PMN在肺部浸润、气道内聚集，导致细胞变形、脱颗粒、呼吸爆发、释放溶酶体、形成超氧化物，扩大炎性反应，增加肺泡－毛细血管损伤［7］。

随着研究的深入发现，IL－6、IL－8及sICAM－1是构成气道炎性反应的重要炎性细胞、也是炎症介质网络的重要组成部分，它们之间互相促进，加速局部炎性反应［11］。而IL－8可作用于不同细胞，它能促进炎性反应进程、刺激血管的形成、促有丝分裂、调节宿主免疫功能等，与多种炎性反应性疾病、肿瘤、免疫性疾病的发生和发展密切相关［12］。

2 急性肺损伤与IL－8的相关性研究

十多年来，关于ALI/ARDS发病机制及预后的研究一直在进行，并且在ALI/ARDS分子基础研究上已取得一些进展:如研究发现炎性反应中细胞外组蛋白释放可加重血管内皮功能障碍;活化C蛋白裂解组蛋白，可降低毒性［13］;血浆中诱饵receptor－3水平证明与ARDS患者28天死亡率有关［14］。同样，toll样受体激活在ALI体内及体外研究中已证实具有重要作用［15］。另外，内毒素介导的尿激酶型纤溶酶原激活物受体表达，在中性粒细胞募集过程中的重要作用是通过磷酸甘油酸激酶的酪氨酸磷酸化介导完成的［16］。

2.1 中性粒细胞、IL－8和抗IL－8抗体复合物在急性肺损伤中的作用机制:一直以来认为中性粒细胞在ALI/ARDS的发生发展中发挥了重要作用。中性粒细胞介导的微血管损伤可引起肺组织损伤。肺泡中性粒细胞浓度与低氧血症程度相关，同时也增加了肺通透性，中性粒细胞水平增加与不良预后有关［17］。IL－8作为强有力的中性粒细胞诱导剂和激活剂，在ALI/ARDS中发挥了显著作用。1992年，Miller等发现，ARDS患者支气管肺泡灌洗液中IL－8浓度与对照组相比出现了显著升高，同时ARDS患者支气管肺泡灌洗液中伴有较高浓度的IL－8，与对照组相比，高浓度组患者死亡率明显增加［17］。不久后，Kurdowska等发现ARDS患者大部分支气管肺泡灌洗液中IL－8与抗IL－8自身抗体有密切联系，并以高亲和力结合IL－8［18］。抗IL－8自身抗体－IL－8复合物:包括1个免疫球蛋白(IgG)分子(主要是IgG3和IgG4的亚类)和1个IL－8分子。抗IL－8自身抗体可抑制IL－8与中性粒细胞上特异性受体间的相互作用，表明它可能在ARDS中调节IL－8活性［18］。Kurdowska等之前研究了ARDS患者和尚未进展到ARDS的高危患者，发现IL－8浓度与ALI/ARDS的病程进展没有相关性［19］。但ARDS患者抗IL－8抗体浓度在第1天与高危患者相比有显著升高，且IL－8抗体复合体浓度与ARDS早期发病有显著关联。此外，抗体浓度在第1天显著增高的ARDS患者随后死亡。通过对IL－8进一步研究，Kurdowska等发现［19］:抗IL－8抗体复合物在ARDS患者支气管肺泡灌洗液中表达是ARDS病程进展及预后的重要预测指标，高浓度IL－8抗体复合物与ARDS患者死亡率密切相关［19］，并可以预测高危患者的ARDS病程进展［19－20］。

2.2 FcγRⅡa(IgG FC段受体的一种类型)在急性肺损伤中的作用:2004年，Krupa等研究提纯了ALI患者肺泡液中抗IL－8抗体复合物，发现该复合物可引起中性粒细胞趋化，也可触发中性粒细胞中超氧化物和髓过氧化物酶释放(中性粒细胞呼吸爆发和脱颗粒)，而对照抗体无此功能［21］。研究还发现ALI患者肺泡水肿液中提纯的抗－IL－8复合物，通过吸引、激活中性粒细胞，在肺中引发炎性反应，表明抗－IL－8抗体参与了ALI/ARDS发病机制［21］。FcγRⅡa在人中性粒细胞中可调节抗IL－8抗体复合物活性［21］。中性粒细胞可以表达FcγRⅡa和FcγIIIb，其中FcγRⅡa是分布最广的人类FcγRs，是一个强有力的炎性反应激活剂。在胞质尾区的配体链，具有活化酪氨酸免疫受体的基序;它能引发吞噬作用，抗体依赖的细胞毒性作用，使细胞因子基因转录，释放炎性介质［22－23］。Krupa等和Fudala等发现，抗－IL－8复合物的活性，部分依赖于激活促分裂原活化蛋白激酶:也就是ERK(胞外信号调节激酶)和p38，它们是FcγRⅡa信号级联放大的重要组成部分［21，24］。中性粒细胞凋亡在ALI/ARDS患者中显示出延迟。Fudala等［25］研究了抗IL－8抗体复合物是否在正常人的中性粒细胞中也发挥了调节自发凋亡作用，他们通过测定caspase 3(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3)活性，评估形态学改变，测定DNA调节范围，从样本中提取的复合物样品，证实可抑制中性粒细胞凋亡［25］。提取了ALI患者肺泡水肿液中的抗IL－8复合物，通过结合FcγRⅡa能抑制中性粒细胞凋亡。样本中含有的抗IL－8复合物可引起抗凋亡蛋白Bcl－XL的增加，抑制Caspase 3和Caspase 9(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9)［25］。Fudala等第一次证实抗IL－8复合体能够延长中性粒细胞寿命，也明确了FcγRⅡa介导了这种复合物的抗凋亡活性［25］;发现了FcγRⅡa信号通路的关键组成部分－Src蛋白、Syk、PI3激酶、ERK－参与了中性粒细胞凋亡的调节。Fudala等发现FcγRⅡa和src族激酶类之间相互作用会引起SYK－酪氨酸激酶、PI3激酶、Akt蛋白、或ERK激活，导致抗细胞凋亡蛋白Bcl－X L水平增加，抑制凋亡前体蛋白Bax和Bak，激活caspase 3和caspase 9，从而引起中性粒细胞凋亡的抑制。

2.3 内皮细胞中IL－8的作用:抗IL－8复合体研究也涉及内皮细胞。Krupa等研究了人类及小鼠的肺和人脐静脉内皮细胞，发现抗IL－8复合物通过与FcγRⅡa相互作用促进人脐静脉内皮细胞促炎表型［26］。人脐静脉内皮细胞激活后，通过增加ERK、JNK、Akt的磷酸化可增强nuclear factor－κB(核转录因子κB)核转位［26］。该复合物上调了细胞间黏附分子－1(ICAM－1)在脐静脉内皮细胞的表达，同样在小鼠肺内皮细胞中也可检测到ICAM－1水平升高。肺泡腔内产生的免疫复合物引发了肺损伤，ICAM－1表达在C链缺陷的小鼠肺中没有变化，因为缺乏与免疫复合物相互作用的受体［26］。之前研究发现抗IL－8复合物与ARDS患者肺组织中FcγRⅡa有关但没能明确指出哪些细胞与复合物相互作用。而此次研究评估了人体对照组和ARDS组织内皮细胞中存在的复合物，通过把CD34作为内皮细胞标记物，评估IL－8和FcγRⅡa共区域化来进行检测该复合物［26］:发现IL－8与FcγRⅡa共定位在ARDS肺组织中，表明抗IL－8复合物与ARDS肺组织中内皮细胞可产生相互作用。虽然FcγRⅡa也确认在正常肺组织存在，但IL－8的共区域化在IL－8和FcγRⅡa之间是最弱的［26］。研究还观察到ARDS患者肺组织中阳性染色复合物中内皮细胞的ICAM－1表达升高［27］。活化的内皮细胞上出现复合物与FcγRⅡa的相结合，表明复合物与ARDS患者肺内皮细胞发生相互作用，表现出促炎活性，从而增加患者炎性反应严重程度［27］。

2.4 其他相关研究:和抗IL－8抗体复合物、FcγRⅡa有关信号通路蛋白参与ALI/ARDS的研究也在进行。有些途径，目前正在探索:例如Fudala等发现，核因子－κB和Fos相关抗原1(激活蛋白1家族中一员)在ARDS患者肺组织中升高［28］，表明持续研究促炎信号涉及核因子－κB引起上皮细胞功能紊乱和细胞凋亡，包括炎症级联反应分子(如细胞因子和黏附分子)可能对ALI患者有益。中性粒细胞α防御素在大鼠中［29］证明可通过脂蛋白相关受体介导毛细血管上皮屏障功能丧失引起ALI。在这一领域继续研究可能会出现潜在的新方法干预ALI。

ALI/ARDS研究中其他潜在、富有成效的途径包括，扩大非ALI/ARDS患者的研究，比如组织型纤溶酶原激活物［30］，粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子［31］，和n－甲基－d－天门冬氨酸受体1［32］在ALI/ARDS患者中的作用等。

展望:肺癌的治疗最近几年经历了一场分子革命，人们对间质性肺疾病的认识也有了显著的提高。然而，ALI治疗及预后的研究没有明显进展。即便如此，ALI分子研究进一步进行中。2010年，Ware等在ALI的研究中测验了一种ALI临床预测指标结合体和生物学标志物［27］，发现IL－8和表面活性剂的活性蛋白D表现最佳，支撑了他们的观点即急性炎性反应和肺泡上皮损伤是肺损伤的重要病理机制［33］。总之，未来ALI的分子研究，包括中性粒细胞和IL－8的作用，可能会给ALI/ARDS提供基于分子基础的治疗方法，可能会降低、减缓或阻止疾病的进展，最终明显降低ARDS的死亡率。

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