中医药治疗急性呼吸窘迫综合征的研究进展

任珏辉 陈建荣

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)是指由肺内和(或)肺外致病因素所导致的急性弥漫性肺损伤进而发展的急性呼吸衰竭。主要病理特征是炎症导致的肺微血管通透性增高,肺泡腔渗出富含蛋白质的液体,进而导致肺水肿及透明膜形成,常伴肺泡出血。临床表现为呼吸窘迫、顽固性低氧血症和呼吸衰竭,肺部影像学表现为双肺渗出性病变。1994年的欧美ARDS共识会议(AECC)同时提出了急性肺损伤(acute lung injury,ALI)和ARDS的概念。ALI和ARDS为同一疾病过程的两个阶段,ALI代表早期和病情相对较轻的阶段,而ARDS代表后期病情较严重的阶段,55%的ALI会在3 d内进展为ARDS。2012年发表在《美国医学会杂志》(JAMA)上的柏林定义取消了ALI命名,将本病统一称为ARDS,原ALI基本相当于现在的轻症ARDS[1]。

基于对ARDS发病机制认识的不断深化,ARDS的治疗也发生较大的变化。目前，西医对于ARDS治疗方案主要是积极治疗原发病,尽早去除诱因,机械通气、液体管理和营养支持等，但其病死率仍居高不下。中医学虽无“急性呼吸窘迫综合征”病名的记载,但对ARDS所引起的临床症状早就有相关描述。根据其呼吸困难的临床表现,ARDS属于中医学“暴喘”、“喘脱”等范畴,历代中医书籍描述各种有明确诱因所导致的喘证,如损伤、产后、温病、失血、痈疽等,其主要表现为呼吸频速,既往无明显心肺疾患,与现代ARDS的概念相符。近年来,中药在防治ARDS方面逐渐显示出治疗效果,相关实验研究逐年增多。现对中医药防治ARDS的研究进展进行综述。

一、抑制炎症反应

ARDS的本质是多种炎症细胞(巨噬细胞、中性粒细胞、血管内皮细胞、血小板)及其释放的炎症介质和细胞因子间接介导的肺脏炎症反应。炎症细胞和炎症介质是启动早期炎症反应与维持炎症反应的两个主要因素,在ARDS的发生发展中起关键作用。

(一)炎症细胞

炎症细胞主要包括中性粒细胞(PMN)、肺泡巨噬细胞(PAM)、肺泡上皮细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞等。机体产生的大量前炎症介质及细胞因子,促使大量中性粒细胞在肺组织的聚集和激活,构成了ARDS炎性反应的“呼吸爆发”连锁反应,释放炎症介质、氧自由基、蛋白酶等,引起靶细胞损害,导致肺毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞受损,使肺微血管充血、出血、微血栓形成、通透性增高,大量富含蛋白质的液体进入肺间质和肺泡,形成急性肺水肿,导致透明膜的形成及肺间质纤维化。研究表明,脂多糖(LPS)致急性肺损伤小鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)中白细胞计数比正常对照组明显升高,病理组织见噬中性粒细胞、噬酸性粒细胞、单核细胞、淋巴细胞浸润。鲜鱼腥草提取物能降低急性肺损伤小鼠BALF中白细胞数量,抑制肺部炎症细胞浸润,提示鲜鱼腥草提取物对脂多糖所致小鼠肺部炎症有抑制作用[2]。痰热清注射液可明显减少ALI兔外周血中凋亡晚期/坏死多形核细胞(PMN),改善肺泡灌洗液中凋亡晚期/坏死的PMN的减少,显著降低PMN的呼吸爆发,防治急性肺损伤[3]。

(二)促炎细胞因子

研究发现，机体内促炎细胞因子主要包括有肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、白介素-8(IL-8)等,各种炎症因子在炎症反应过程中起着重要的作用。TNF-α是ARDS早期释放的促炎症细胞因子,由单核巨噬细胞产生,可诱导如IL-1、IL-6、IL-8、血小板活化因子(PAF)、前列腺素(PG)、白细胞三烯(LT)、NO、内皮素等多种细胞因子和炎症介质生成[4]。

IL-1能够诱导中性粒细胞趋化、协同其他细胞因子释放炎性介质,使白细胞与内皮细胞粘附增加,导致肺损伤。IL-1β是ARDS患者肺部炎症反应的重要介质,ARDS患者BALF中TNF-α、IL-1β水平随着病情的加重而上升。IL-6是在急性炎症反应过程中由多种细胞如血管内皮细胞、单核细胞、巨噬细胞等合成和释放,介导急性反应蛋白生成,具有促炎特性,能使PMN聚集、渗透,引起肺水肿。IL-8是炎症的第二介质,主要由多形核白细胞、淋巴细胞、肺泡上皮细胞、毛细血管内皮细胞产生,其主要通过中性粒细胞趋化作用,使肺组织中性粒细胞聚集引起炎症反应,导致肺损伤。研究显示痰热清注射液能降低内毒素致急性肺损伤(ALI)大鼠组BALF中TNF-α、IL-1β、IL-8的含量及中性粒细胞比例,降低肺组织出血、水肿、渗出、中性粒细胞浸润。表明痰热清注射液能抑制内毒素性急性肺损伤肺内炎症因子水平,减轻急性肺损伤程度[5]。临床研究表明,痰热清注射液能降低ARDS患者血清TNF-α、IL-6、IL-8的水平,从而抑制ARDS炎性反应的发展[6]。

(三)抗炎细胞因子

抗炎性细胞因子主要有lL-4、IL-10和IL-13。在炎症反应过程中,IL-4、IL-10、IL-13能够抑制TNF-α、IL-1β、IL-6的表达,降低核转录因子(NF-κB)的转录活性,减少肺损伤。IL-10还能抑制中性粒细胞、单核巨噬细胞产生其他促炎细胞因子,抑制炎症反应。其在机体急性炎性反应中具有正向保护作用,在ARDS时这种保护机制被明显削弱是导致急性肺损伤的重要因素。研究表明,痰热清注射液可改善兔ALI损伤,升高IL-10水平[7]。白藜芦醇苷可使急性肺损伤大鼠IL-4水平显著升高,使失衡的IFN-γ/IL-4比值接近正常对照组[8]。

(四)炎症介质

1.一氧化氮(NO):NO是公认反应气道炎症状态的重要介质之一。NO是由内皮细胞、上皮细胞和炎症细胞等生成的一种小分子物质。肺损伤时肺组织炎症细胞因子大量产生,诱导肺泡巨噬细胞、中性粒细胞和气道上皮细胞合成一氧化氮合酶增加,使NO大量产生,从而对细胞产生毒性作用。血必净注射液能降低ARDS患者呼出气冷凝液和血清中NO水平,减少细胞因子的合成和释放,降低诱导型NO合酶(iNOS)的活性和含量,降低毛细血管的通透性,减少炎性渗出,促进炎症吸收[9]。痰热清注射液能下调LPS所致大鼠ARDS肺组织内NO含量,明显改善大鼠ARDS肺组织病理学改变及肺损伤程度[10]。

2.内皮素-1(ET-1):ET-1主要由内皮细胞分泌,也产生于气道上皮细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、心肌细胞和神经元。在人体器官中,肺的ET-1水平最高。在很多病理情况下,如感染、烧伤、弥散性血管内凝血和多器官功能衰竭等,人体的ET-1水平增加。ET-1有引起血管收缩,促进炎症反应,促进纤维化及血管平滑肌有丝分裂作用。作为炎性介质ET-1可能在急性和慢性的气道、肺部血管和炎症性肺疾病起关键作用。研究显示,黄芪与丹参能通过抑制急性肺损伤大鼠血浆ET-1的生成及释放,扩张血管,改善肺组织微循环,发挥防治ARDS的作用[11]。痰热清注射液能降低ARDS患者血清ET-1,水平减轻了血管内皮的损伤,减轻了肺水肿,保护了肺功能[12]。

3.血管内皮生长因子(VEGF):VEGF主要来源于肺血管内皮细胞、支气管上皮细胞、肺泡上皮细胞,以及肺内炎性细胞,是一种特异作用于血管内皮细胞的细胞因子,具有促进血管内皮细胞增殖和新生血管生成、促进血管通透性增加,趋化中性粒细胞等作用。在ARDS的发生发展过程中作为前炎性因子参与和介导肺部炎症反应。在ARDS急性期,肺泡上皮细胞受损,使得VEGF合成减少。研究表明,痰热清能降低ARDS患者血清中早期过度泛滥的炎性递质VEGF,降低血管通透性,减轻肺水肿,改善肺的通气/换气功能,减轻炎症反应[12]。血必净注射液能提高ARDS患者EBC中VEGF水平。其原因可能与血必净注射液减轻机体的炎症反应,进而减轻了肺上皮细胞损伤的程度有关[9]。

4.中性粒细胞弹性蛋白酶(NE):NE是丝氨酸蛋白酶的糜蛋白酶超家族成员之一,是由218个氨基酸组成的单链糖蛋白,中性粒细胞是它的主要来源,此外在淋巴细胞、肥大细胞和单核细胞中也有少量存在。NE的生理作用主要是分解外源性有机物质,降解吞噬细胞中的致病菌,分解消化坏死组织、促进伤口修复及组织再生。病理情况下,NE降解组织蛋白、促进炎症反应、破坏蛋白酶-抗蛋白酶平衡,最终损伤毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞,消化和降解细胞外基质以及上皮连接结构,导致ARDS的发生。ARDS的本质是炎症细胞及炎症介质导致的肺脏炎症反应,炎症引起肺组织中性粒细胞聚集、激活,促进NE的释放,NE释放增多又加剧炎症反应,使更多中性粒细胞聚集、激活,形成恶性循环,导致肺组织持续破坏。研究表明清热燥湿方能降低LPS诱导的急性肺损伤大鼠支气管肺泡灌洗液(BALF)中中性粒细胞弹性蛋白酶含量,减轻LPS致ARDS大鼠肺组织损伤[13]。血必净注射液可抑制百草枯中毒大鼠中性粒细胞弹性蛋白酶的活性,具有保护肺组织损伤的作用[14]。

5.金属基质蛋白酶(MMP):MMP是一类能降解细胞外基质(ECM)的Zn2+依赖性内肽酶。目前已发现的MMP有二十余种,其中与ARDS关系最为密切的主要是MMP-2和MMP-9。MMP-2、MMP-9来源于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞以及肿瘤细胞等。在正常肺组织中,MMP-2、MMP-9呈低度表达,而在ARDS活动期,其表达明显增高。ARDS发生过程中,MMP降解ECM,使IV型胶原和层黏连蛋白降解增多,导致呼吸道上皮和血管内皮通透性增加,引起肺组织充血、水肿,最终导致肺出血的发生。此外,MMP还能促进炎症因子的释放,使肺内中性粒细胞聚集、激活,增加NE的活性,加剧炎症反应。研究表明,护津方能使LPS诱导急性肺损伤大鼠肺组织MMP-2mRNA表达明显降低及TIMP-2mRNA表达明显升高,减轻LPS致ALI大鼠肺组织损伤[15]。丹参、大黄可明显降低急性坏死性胰腺炎早期肺损伤和肺组织MMP-2、9的表达,减轻肺组织损伤[16]。

二、调节细胞信号转导通路

(一)Toll样受体(TLRs)

Toll样受体是病原体跨膜信号转导的重要受体,参与非特异性免疫反应。可激话机体先天性免疫系统,是连接先天性免疫和获得性免疫的桥梁。在机体的抗感染免疫中具有重要意义。TLR4是第一个被发现的存在于人细胞表面的TOLL样蛋白。TLR4是传导LPS信号的主要跨膜受体。TLR4与病原微生物抗原和内源性抗原识别后可诱导多种细胞因子的合成与释放。促进中性粒细胞的激活、肿瘤坏死因子的生成和释放,最终导致ARDS的发生。研究表明,宣肺通腑方能抑制内毒素致ALL大鼠肺组织TLR4mRNA的表达水平,抑制TLR4介导的信号转导通路,减少了炎性介质的释放,减轻肺组织损伤[17]。

(二)核转录因子(NF-κB)

NF-κB是DNA结合蛋白,是参与炎症反应最重要的转录因子之一。正常情况下,细胞中的NF-κB处于失活状态,不参与基因转录。细胞受到刺激后,NF-κB和κB抑制因子(I-κB)解离,开始基因转录。NF-κB被激活后与TNF-α、IL-1β、IL-6的基因位点结合,使多种炎症因子大量表达,导致肺损伤。研究表明,对内毒素诱导的急性肺损伤大鼠注射穿心莲内酯,穿心莲内酯治疗组TNF-α降低(P<0.05),而IL-1β和NF-κB明显降低(P<0.01)。穿心莲内酯治疗组与LPS组比较,PaO2明显升高(P<0.01),PaCO2降低(P<0.05)。表明穿心莲内酯通过抑制NF-κB的激活对LPS诱导的ALI具有保护作用[18]。白藜芦醇能降低内毒素致急性肺损伤小鼠NF-κB及其mRNA的表达,肺组织病理损伤程度明显减轻,肺组织湿/干质量(W/D)比值明显降低(P<0.01)。表明白藜芦醇通过抑制NF-κB活化、降低肺组织炎症反应保护肺功能[19]。血必净注射液可降低百草枯中毒性肺损伤大鼠肺组织中NF-κB水平,减轻肺组织的病理损害[14]。

三、抗凝作用

研究表明，ARDS发生时凝血和纤维蛋白溶解系统存在异常,急性损伤肺中存在组织因子激活,蛋白C活性下降,血浆酶原激活酶抑制因子水平增高,使肺泡内环境转变为促凝和抗纤溶状态。凝血过度激活、纤溶受抑参与了ARDS的发病过程,抗凝治疗作为ARDS重要研究方向被广泛重视。凉膈散能够提高ARDS患者体内血浆蛋白c活性、抗凝血酶Ⅲ活性,抑制高凝状态,减轻肺损伤[20]。复方丹参注射液能减少ALI患者血小板活化因子(PAF)的表达,抑制患者高凝状态,提高患者生存率[21]。

四、调节水通道蛋白(AQPs)

水通道蛋白是一族广泛存在于原核和真核生物细胞膜上的选择性高效转运水分子的同源蛋白质大家族的总称,它能够增加细胞膜水通透力,可以提供快速液体转运和吸收的途径。水通道蛋白的数量和功能下降是急性肺损伤时肺水肿形成的一个重要因素。分布于肺组织中的水通道蛋白有6种(AQP-1、AQP-3、AQP-4、AQP-5、AQP-8、AQP-9)[22]。AQP-1主要位于肺毛细血管内皮细胞,在上皮细胞主要分布于肺泡Ⅱ型上皮细胞(ATⅡ),AQP-5主要分布于肺泡Ⅰ型上皮细胞(ATⅠ)。在ARDS的发生过程中由于肺泡上皮细胞上AQP-1及AQP-5的表达减少,造成肺泡和肺间质内经水通道蛋白重吸收的水减少,水在肺泡和肺间质聚集形成肺水肿。研究表明,大黄,清气化痰汤,凉膈散能上调急性肺损伤大鼠肺组织内AQP-1,AQP-5蛋白的表达,改善液体的异常转运,减轻肺水肿[23]。

五、展望

中药制剂常常是多成分、多靶点、多途径、多机制发挥作用,中药对ARDS具有确切可见的疗效,目前主要通过抗炎抗氧化、调节细胞信号转导通路、抗凝、调节水通道蛋白等方面发挥作用。其对于综合调控具有优势与特色,因此要加强利用中药的优势与特色,利用现代技术和方法研制出对急性呼吸窘迫综合征有特效的制剂,降低ARDS患者的病死率。但ARDS的发病机制错综复杂,虽然其研究近年来取得长足发展,但病死率仍较高,故对其药理基础及作用机制值得进一步深入研究。

1 Ranieri VM，Rubenfeld GD，Thompson BT，et al.Acute respiratory distress syndrome:the Berlin Definition[J].JAMA,2012,307(23):2526-2533.

2 洪佳璇,汪柏尧,高雅文,等.鲜鱼腥草提取物对脂多糖所致小鼠肺部炎症的影响[J],中国现代应用药学,2008,25(5):376-378.

3 刘红菊,张玉,辛建保,等.痰热清的抗氧化作用及对急性肺损伤的抑制作用研究[J].中国医院药学杂志,2009,29(19):1607-1610.

4 Liu HB，Cui NQ，Li DH，et al.Role of Kupffer cells in acute hemorrhagic necrotizing pancreatitis-associated lung injury of rats[J].World J Gastroenterol，2006，12(3)：403-407.

5 蒋旭宏,黄小民,何煜舟.痰热清注射液对急性肺损伤大鼠肺内炎症因子的影响[J].中华急诊医学杂志,2011,20(8):835-838.

6 阳世雄,赵永亮,曾建业,等.痰热清注射液对创伤性急性肺损伤患者细胞因子表达的影响[J].中国中医急症,2010,19(7):1087-1088.

7 张正军,肖敏.痰热清对急性肺损伤肺内致炎因子的影响[J].医药论坛杂志,2011,32(3):13-15.

8 张明静,王兴勇,卢仲毅.白藜芦醇苷对内毒素休克肺损伤大鼠TH1/TH2失衡的干预作用[J].儿科药学杂志,2003,9(3):1-4.

9 薛垒喜,陈建荣,陶一江,等.血必净对ALI/ARDS患者呼出气冷凝液中NO和VEGF-A的影响[J].中国中西医结合杂志,2013,33(6):766-769.

10 闫龙,黄小民.痰热清注射液对急性肺损伤大鼠保护机制的实验研究[J].中国中医急症,2011,20(4):587-589.

11 王文明,扬明会,张海燕,等.益气活血中药对急性肺损伤大鼠血浆血管活性物质的影响[J].中国中西医结合急救杂志,2011,18(3):146-148.

12 杨林江.痰热清注射液对急性肺损伤肺功能和血管内皮的保护作用[J].中国实验方剂学杂志,2013,19(7):318-320.

13 杨爱东,汪东颖,李文雯,等.清热燥湿方对急性肺损伤大鼠中性粒细胞弹性蛋白酶和肿瘤坏死因子-α蛋白及mRNA的影响[J].中国中西医结合急救杂志,2010,17(4):218-220.

14 刘明伟,林昕,张明谦,等.血必净对急性百草枯中毒鼠肺NF-κB活性及肺损伤保护的影响[J].重庆医学,2010,39(1):37-39.

15 杨爱东,汪东颖,李文雯,等.护津方对急性肺损伤大鼠肺组织金属基质蛋白酶2mRNA及其抑制因子2mRNA表达的影响[J].中国中医药科技,2010,17(2):98-99.

16 米良田,邓兆彬,赖少彤,等.丹参、大黄对急性胰腺炎急性肺损伤中性粒细胞凋亡及MMP-2,9表达的影响[J].中华中医药学刊,2009,27(9):1856-1858.

17 吴中华,王利霞,杨爱东,等.宣肺通腑方对内毒素致急性肺损伤大鼠肺组织TLR4蛋白及其mRNA表达的影响[J].上海中医药大学学报,2011,25(5):66-69.

18 董广涛,焦润生,高丽萍,等.穿心莲内酯对内毒素诱导大鼠急性肺损伤的保护作用及机制的实验研究[J].中国急救医学,2013,33(8):735-738.

19 左祥荣,曹权,阙军,等.白藜芦醇对内毒素性急性肺损伤小鼠核转录因子-κB及炎症反应的影响[J].中国中西医结合急救杂志,2013,20(1):16-19.

20 苏燕娟.凉膈散加减干预实证急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征的临床观察[D].广州:广州中医药大学,2011.

21 徐敏,黄亮，李闽云，等.复方丹参对急性肺损伤患者血小板活化因子表达及凝血功能的影响[J].中国急救医学,2010,30(1):31-34.

22 Wu XM,Wang HY,Li GF,et al.Dobutamine enhances alveolar fluid clearance in a rat model of acute lung injury[J].Lung,2009,187(4):225-231.

23 巫莉萍,邓时贵,黄海定.大黄对LPs损伤肺泡Ⅱ型上皮细胞水通道蛋白AQP1及AQP5 mRNA表达的影响[J].中国实验方剂学杂志,2011,17(16):213-217.