前B细胞克隆增强因子在急性呼吸窘迫综合征中作用的研究进展

王熙宇，田时静 综述，周发春△ 审校

(重庆医科大学附属第一医院重症医学科，重庆 400016)

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的本质是炎症因子过度释放引起的肺部“瀑布样”炎性改变，而肺泡上皮和肺血管内皮细胞损伤，肺水清除下降，肺表面透明膜形成是其主要发病过程。最近的一组数据显示，ARDS的60 d院内病死率高达22%[1]。随着医疗技术的不断进步，相关研究的广泛开展，ARDS的发病机制、诊断、病情评估、治疗及预后判断相关的研究都取得了进展，但其病死率仍高居不下，仍需对ARDS的发病机制进行研究。近年来研究发现，前B细胞克隆增强因子(pre-B cell colony enhancing factor,PBEF)作为一种促炎症因子，与ARDS的发生、发展有着密切的关联，在炎性反应、氧化应激、细胞凋亡方面起着重要作用。但目前PBEF在ARDS中的具体作用机制尚不清楚，对其的研究可能为该病的诊疗提供更多基础依据。

1 PBEF概述

PBEF是由1994年SAMAL从激活的外周血淋巴细胞的cDNA文库中克隆所获得的一种分泌蛋白，是由脂肪组织和激活的炎性细胞合成并分泌的细胞因子，又名内脂素[2]。目前研究发现，PBEF可损伤肺泡上皮细胞及肺微血管内皮细胞，参与胰岛素的合成[3]，可在妊娠过程中促进炎症介质的分泌及释放[4]，在急性肺损伤(acute lung injury,ALI)、糖尿病、急性心肌梗死[5]、自然分娩及感染性流产、类风湿性关节炎[6]、骨炎性相关疾病[7]中均有重要作用。因此，PBEF作为一个具有多种生物学的蛋白，吸引了众多医学学科对其进行研究。

2 PBEF与ARDS

2.1潜在的生物标志物 临床研究证实，ARDS的基因易感性与PBEF有关，血清高水平的PBEF提示ARDS患者有不良预后[8]。研究表明，PBEF是潜在的肺损伤标志物，-1543C/-1001G单体型与ALI和脓毒症的发生风险有关，而-1543T/-1001T单体型具有保护作用；-1001G单体型与增加的ICU病死率正相关，而-1543T单体型与更少的机械通气时间和更低的ICU病死率相关[9]。

2.2抑制中性粒细胞凋亡 中性粒细胞在急性炎症或感染性疾病中上升明显。PBEF在许多炎性疾病中均可被上调，并能减缓中性粒细胞凋亡，使炎性反应更持久[10]。研究表明，人重组PBEF(rPBEF)可抑制中性粒细胞的凋亡，干扰RNA(siRNA)阻断PBEF转录后，中性粒细胞的凋亡效应增强；研究同时发现PBEF是通过降低半胱氨酸蛋白酶-8(Caspase-8)和半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活性而减缓中性粒细胞的凋亡。最近一项实验发现，腹腔给予C57/B6小鼠PBEF选择性抑制剂FK-866之后将其暴露于较高浓度的通气机械应力和脂多糖(LPS)下，结果显示支气管肺泡灌洗液里中性粒细胞凋亡变多，这可能与激活中性粒细胞中Caspase-3密切相关[11]。

2.3破坏肺泡-毛细血管屏障 人肺血管内皮细胞及肺泡上皮细胞构成了机体重要的血气屏障，二者通透性增加和炎性渗出增多参与了ARDS的发生过程[12-13]。MING等[14]通过流式技术发现PBEF能促进人肺微血管内皮细胞凋亡，加重ALI的进程。PBEF能够损伤肺微血管内皮细胞，促进炎性反应并增加细胞通透性，通过质粒转染过表达PBEF能够使IL-1β诱导的肺泡上皮细胞A549和人肺动脉内皮细胞(HPAEC)的通透性分别增加44%和65%，而抑制PBEF的表达后，两者通透性分别下降29%和24%[15]。

2.4促进炎症因子和趋化因子的表达 炎性反应是一系列炎症细胞及炎性因子参与的“瀑布样”放大反应，广泛炎性反应的发生是ARDS的实质。研究发现，PBEF因其在免疫细胞信号通路和代谢中的重要作用可作为炎性反应的潜在治疗靶点[16]。刘畅等[17]研究发现，PBEF参与炎症和免疫激活并能调节肿瘤坏死因子-ɑ(TNF-ɑ)、白细胞介素-1β(IL-1β)、核转录因子(NF-κB)的表达；在尾静脉注射油酸后的SD大鼠中发现，与对照组相比，模型组大鼠肺泡灌洗液中PBEF、细胞间黏附因子、血管黏附因子明显增加，这提示PBEF可能通过增加趋化因子的表达促进ARDS过程中的炎性浸润。

2.5减少肺水通道蛋白的表达 水通道蛋白(AQPs)与液体跨膜转运有关，能维持肺泡腔和血管腔之间正常的液体交换。当ARDS发生时，AQPs表达下降，肺水清除障碍，加重了ARDS的进程[18]。MING等[14]发现PBEF能够抑制水通道蛋白-1(AQP-1)的表达，使得肺水交换失衡，水清除能力下降，水肿液产生过多。研究证实了PBEF过表达可抑制AQP-1 mRNA及蛋白表达，从而削弱AQP-1对肺水运输的调节作用进而导致液体转运功能下降。同时，用siRNA沉默PBEF基因后能增加AQP-1的mRNA及蛋白水平，并降低白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8浓度。进一步研究发现AQP-1的表达可通过p38 丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)、细胞外信号调节激酶(ERK)和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的抑制剂显著上调，这提示PBEF对AQP-1的调节作用可能是通过促分裂素原活化蛋白激酶途径实现的。

3 PBEF与其下游通路

3.1PBEF与Toll样受体4(TLR4) TLR4是 Toll样受体家族中的成员之一，广泛分布于各种组织，可通过识别相关配体，活化后触发细胞内多条信号传导通路，最终激活NF-κB、活化蛋白1(AP1)、转录激活子(STAT1)和干扰素调节因子(IRF′s)促进炎性反应[19]。TLR4与其绑定蛋白MD-2形成异质二聚体后可识别LPS[20]，其中MD-2在LPS结合TLR4时至关重要。有学者发现，PBEF与MD-2具有序列一致性，当没有MD-2及其他LPS分子伴侣或辅因子参与时，PBEF能直接诱导TLR4介导的NF-κB的激活。研究同时揭示PBEF突出区域和MD-2的回路区域具有结构相似性，提示其可能参与了PBEF与TLR4的结合及TLR4的活化。PBEF的R434残基与MD-2的R90残基在结构上极度相似，而MD-2上的R90残基直接参与了MD-2与TLR4的结合。同时，PBEF和MD-2都包含完全保守的K109、G110、E111残基，已证实这些残基对PBEF与TLR4的结合十分关键。研究发现，给予野生型小鼠rPBEF灌注后，肺部炎性指标显著上升，而这些炎症指标的表达可被TLR4的抑制剂RS-LPS降低，验证了PBEF与TLR4的可能结合，研究同时发现，rPBEF诱导敲除TLR4基因的小鼠后肺部炎性反应减轻。因此，PBEF可能通过结合TLR4激活下游数条炎性途径，促进ARDS的发生。

3.2PBEF与P38/促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)通路 p38作为MAPK家族中调控炎性反应的一员，可由多种刺激因子激活。p38MAPK通路能介导多种急慢性疾病，p38MAPK经活化后可进一步诱导下游炎症细胞激活,促进炎症介质的合成。SONG等[21]研究发现支气管炎症疾病中黏蛋白(MUC8、MUC5B)表达增加，而PBEF作为一种促炎因子能显著诱导MUC8及MUC5B的表达，而用p38MAPK抑制剂(SB203580)抑制或siRNA敲低p38MAPK能显著降低PBEF诱导的MUC8及MUC5B表达，这提示PBEF在人气道上皮细胞中可能是通过p38MAPK诱导黏蛋白产生。p38MAPK也参与诱导ARDS的炎性反应。有研究证实，p38MAPK能介导LPS对人支气管上皮细胞中水通道蛋白1和5表达的下调[22]，研究同时发现p38MAPK的磷酸化水平于第30分钟达峰，而这种改变能被MAPK的特异性阻断剂阻断,上述结果提示p38MAPK或许参与AQPs表达的调控。然而，PBEF是否也是通过p38MAPK诱导下游其他炎性反应并促进ARDS发病还需更多研究证实。

3.3PBEF与转录激活因子3(STAT3)通路 STAT3在许多感染和自身免疫过程中被异常激活，在巨噬细胞和中性粒细胞的瀑布式炎症调节中介导关键过程。ZHAO等[23]发现不管是在体外巨噬细胞还是动物肺泡灌洗液中的CD45+CD11b+细胞，LPS都可诱导其STAT3的激活。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测显示，STAT3抑制剂LLL12可下调肺泡灌洗液和血清中IL-1β、IL-6、TNF-α的表达，而这一过程可能是LLL12通过减少ARDS患者单核细胞的STAT3磷酸化实现。

另一项研究发现，反应性氧化应激族(ROS)能促使ARDS发病时肺泡上皮细胞死亡。人尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶1(NOX1)来源的ROS可在小鼠体内致高氧诱导的肺泡细胞死亡。CARNESECCHI等[24]对暴露在高氧状态下的肺泡上皮细胞株和小鼠进行研究并证实STAT3的激活在NOX1依赖的上皮细胞死亡中具有重要意义。这说明NOX1依赖的STAT3激活参与了肺泡上皮细胞的死亡进程。综上研究结果提示，STAT3通路可能在引起ARDS的众多环节中占有重要地位。

STAT3同时也参与了血管生成的调控。研究表明，PBEF通过增加酪氨酸磷酸化、核转位及DNA绑定从而诱导STAT3信号通路的激活，促进血管再生，改变内皮细胞通透性[25]。IL-6作为一种多功能细胞因子能刺激内皮细胞的增殖，增加血管通透性，而PBEF能促进IL-6的mRNA和蛋白的表达，这一过程能被STAT3特异性抑制剂或STAT3特异性siRNA阻断，然而PBEF是否也是通过STAT3信号通路激活下游炎症因子并促进肺微血管通透性增高，增加肺泡上皮细胞死亡继而促进ARDS的发病仍不清楚，还需进一步探索及证实。

3.4PBEF与NF-κB NF-κB能介导许多炎症性疾病。MOITRA等[26]发现rPBEF刺激人肺微血管内皮细胞30 min内NF-κB入核，并在1 h内活性上升，并伴随着NF-κB和IκBa的显著磷酸化。这表明NF-κB可介导PBEF对人肺微血管炎性因子的自分泌。

单核细胞趋化蛋白(MCP-1)存在于脉粥样硬化斑块中，它作为趋化因子的一种可通过G蛋白偶联受体介导下游通路，MCP-1在启动及促进血管形成的过程中非常重要。ADYA等[27]发现，PBEF和MCP-1在胰岛素抵抗及心血管疾病中升高明显。在促动脉粥样硬化状态下，抗炎症效应减少，PBEF分泌增加。进一步研究发现，NF-κB通路和PI3K激酶在PBEF诱导的MCP-1的产生和自分泌/旁分泌中占有重要地位。相关数据显示，PBEF可通过NF-κB和PI3K激酶途径调节MCP-1对血管再生的效应。而另一项临床研究指出，2009年爆发的H1N1禽流感病毒导致的ARDS患者中，血清MCP-1水平显著升高，且MCP-1>150 pg/mL与ARDS患者发生急性肾损伤的风险显著相关，而NF-κB可介导MCP-1促进血管通透性增加[28]。上述研究提示NF-κB信号通路可能在PBEF增加MCP-1表达并加快ARDS发病进程中扮演着关键角色。

4 结 语

ARDS发病率高，预后极差，是致ICU患者死亡的病因之一。随着医学研究的不断进步，ARDS发生率有所下降，但其仍是ICU中难以攻克的医学问题。PBEF是具有多种生物学活性的细胞因子，在糖尿病、感染性流产、急性心肌梗死、动脉粥样硬化等疾病中的作用受到广泛重视。近年来PBEF在ARDS领域中的研究日益增多，但其在ARDS中的具体作用机制仍不十分明朗。PBEF能损伤肺泡上皮和肺血管内皮、抑制中性粒细胞凋亡、促进炎性因子释放、抑制水通道蛋白等，与ARDS密切相关；PBEF可能通过TLR4、p38MAPK、STAT3、NF-kB或联合其他通路介导ARDS的发生，随着研究的不断深入，其可能为降低ARDS发病率及病死率，挽救ARDS患者提供更多基础依据。

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