急性呼吸窘迫综合征的诊疗标记物

甘志新 王 丹 贺斌峰 胡明冬

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)是一种由多因素病变引起的非心源性的以进行性呼吸困难和顽固性低氧血症为主要临床表现的综合征，其发病原因包括直接性肺损伤(细菌性或病毒性肺炎，胃内容物误吸，肺挫伤，毒性吸入，溺水等)和间接性肺损伤(脓毒症，胰腺炎，严重创伤，大量输血和烧伤等)。急性呼吸窘迫综合征首次报道是在1967年，Ashbaugh等[1]描述了12例急性呼吸窘迫、难治性发绀、肺顺应性下降、胸片弥漫性浸润的病例，随后在1994年由专家协商将其进行了一致定义[2]。2012年的柏林定义被广泛用于ARDS的诊断，并且根据缺氧程度将ARDS分为轻、中、重度[3]。在美国每年大约有19万人患ARDS，死亡率高达45%[4]。ARDS的病理特点是由于肺泡上皮和肺内皮屏障功能破伤，导致肺通透性增加，肺泡和肺间质充满富含蛋白质的肺水肿液[5-6]。这些病理变化可以作为了解ARDS中众多诊疗标志物的基础，包括肺损伤的主要细胞损伤途径：内皮损伤、上皮损伤、紊乱的炎症反应等。

一、ARDS的诊疗标记物

尽管近年来对急性呼吸窘迫综合征的认识已经取得了很大的进步，但是并没有明确的实验室指标用于ARDS的诊断和预后，诊疗标记物也许会帮助我们更加深入的了解ARDS的病理进程，从而帮助我们明确ARDS的诊断，并且进行有效的治疗。

1. 内皮细胞的诊疗标记物： 血管内皮损伤的特点是活化的炎症细胞及其释放的介质损伤内皮细胞，导致细胞表面分子表达增加，细胞间隙扩大，微血管通透性增加。血液中富含蛋白质的液体和活化的炎症细胞聚集在肺泡中。在ARDS患者血浆和支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中检测到了多种内皮细胞诊疗标志物，包括促血管生成素-2(angiopoietin 2, Ang-2)、细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1)、选择素(Selectins)、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)、血管性血友病因子(von Willebrand Factor, vWF) 、内皮细胞特异分子(endothelial cell-specific molecule, ESM-1)等[7]。

(1)血管生成素2(Ang-2)： Ang-2是内皮细胞产生的一种内皮生长因子，可诱导血管浸润，导致内皮连接不稳定和血管渗漏性增加，血浆中Ang-2的升高与ARDS的发展之间的相关性已经得到证实。一项研究表明，ARDS患者血浆和BAL液的Ang-2水平高于静息性肺水肿患者[8]。Calfee等[9]检测了931例ARDS患者的血浆水平指出，Ang-2水平的增加与死亡的风险相关。一项Meta分析指出，血浆Ang-2作为判断ARDS死亡率的诊疗标志物比诊断更有意义[10]。在创伤性ARDS患者中，Ang-2水平可用于区分早期和晚期ARDS患者[11]。Ganter等[12]检测了208例创伤患者的血浆Ang-2的水平发现，血浆中Ang-2的水平与损伤和组织灌注的严重程度有关。高水平的Ang-2与内皮细胞活化指标、临床预后不良有关。Ang-2水平较高的患者死亡率更高，急性肺损伤的发生率也较高。

(2)选择素(Selectins)： 选择素是一类膜相关糖蛋白，包括P-选择素、E-选择素和L-选择素，分别出现在活化的血小板、内皮细胞和白细胞上。初步证据显示ARDS患者血浆P-选择素水平明显高于无症状患者[13]。ARDS中肺炎患者的循环可溶性E-选择素水平较高，且血浆水平随肺炎治疗而降低[14]。Okajima等[15]检测了50例全身炎症反应综合征患者的血浆E-选择素水平发现E-选择素升高的患者更易发生ARDS，且与28 d死亡率显著相关。L-选择素在对炎症的反应中与P-选择素和E-选择素不同。一项Meta分析中指出，ALI/ARDS患者血浆L-选择素浓度较低，死亡患者早期的L-选择素血浆水平明显低于幸存者。这些结果提示早期血浆L-选择素水平的降低可能预示创伤患者ALI/ARDS的发病率和死亡率的增加。

(3)血管内皮生长因子(VEGF)： 血管内皮生长因子属于血小板源性生长因子基因家族，在血管生成和淋巴管生成的调控中起着重要作用[16]。在一项单中心研究中发现ARDS患者VEGF的血浆水平明显升高，且第4天血浆VEGF水平升高与患者死亡率有关[17]。然而ARDS患者肺泡液中VEGF水平明显低于健康对照组和有ARDS危险的患者[18-19]。为了解释血浆和肺泡VEGF的水平差异，Ware等[5]检测了46例急性静息性肺水肿患者和56例ARDS患者的肺水肿液和血浆中VEGF水平，发现两组患者肺泡VEGF水平无明显差异，血浆VEGF水平也与预后无关。尽管VEGF在ARDS中的确切作用尚不清楚，但一项研究表明sVEGF1的增加和sVEGF2值的降低与晚期ARDS的发生有关[20]。此外Wada等[21]发现大约三分之一的创伤性ARDS患者与sVEGFR1/sVEGF2的水平增高具有相关性。

(4)血管性假血友病因子(vWF)： vWF是一种主要由内皮细胞产生的大分子抗原，部分由血小板产生。在一项对45例ICU脓毒症患者的前瞻性研究中，非肺脓毒症患者血浆vWF水平较高，其对ARDS有较好的预测和预后价值[22]。Ware等[23]研究发现，死亡患者的血浆vWF水平高于存活者。较高的vWF水平与器官衰竭天数显著相关。然而在创伤患者中vWF水平明显低于无创伤的ALI患者，因此关于vWF的作用机制尚有待进一步阐明[24]。

(5)内皮细胞特异分子(ESM-1)： 内皮细胞特异性分子1(ESM-1)是一种主要在肺微循环中表达的蛋白多糖，它在内皮细胞稳态方面起着重要的作用。最近的一项研究表明ESM-1浓度的增加与ARDS的发展有关[25]。Orbegozo等[26]发现重症ARDS患者ESM-1浓度较高，这个结果提示ARDS患者血液中ESM-1浓度可能是判断疾病严重程度的有用标记物。但在创伤性ARDS患者中ESM-1水平却低于无ARDS的患者[27]。

2. 肺泡上皮细胞诊疗标记物： 肺泡上皮由Ⅰ型肺泡上皮细胞(type Ⅰ alveolar cells, AT1)和Ⅱ型肺泡上皮细胞(AT2)组成，对屏障功能、表面活性剂的产生和肺泡液的矢量传输至关重要。一些肺上皮损伤的诊疗标记物已经被研究。

(1)可溶性晚期糖基化终产物受体(sRAGE)： sRAGE在绝大部分的细胞中处于低表达水平，但在Ⅰ型肺泡上皮细胞中表达较高。一些研究表明ARDS患者的sRAGE水平显著高于对照组，并与严重程度以及预后相关[28-30]。最近的一项Meta分析表明，sRAGE是一种与高危人群中ARDS诊断密切相关的诊疗标志物，但与死亡率无关[10]。Negrin 等[31]发现在130例多发性创伤患者中，血浆中sRAGE水平比对照组的3倍还多，但在第2天sRAGE水平下降了41%，更高的sRAGE水平发现在ALI患者中。这些结果表明，创伤后早期sRAGE的水平可以作为ARDS早期诊断和发病的工具。

(2)Krebs von den Lungen-6(KL-6)： KL-6是一种人MUC1粘蛋白，是ARDS中一个很有价值的诊疗标志物。与健康对照组和ARDS风险患者相比，ARDS患者的血浆和BAL液中KL-6的基线水平均升高，同时死亡患者的血浆和BAL液中KL-6的水平也较存活者高[32-34]。然而在间质性肺炎中血浆KL-6的水平也有所升高，此外在一项对重症肺炎的研究中显示，发展为ARDS患者与非ARDS患者血浆KL-6水平并没有明显差异[35]。因此KL-6对ARDS的特异性有待商榷。

(3)Club cell protein 16(CC16)： CC16是一种抗氧化抗炎蛋白，关于ARDS中CC16的作用表述不一。一项研究表明，血浆和BAL液中的CC16水平升高与ARDS的死亡率密切相关，且可帮助诊断[36]。然而其他研究表明ARDS患者血浆和BAL液中CC16的水平有所减少，并且与恢复无关[37]。Lin等[38]发现ARDS患者的血浆CC16水平和疾病的严重程度相关，并且可以作为ARDS的诊断标记物。另外在ARDS患者中存活者和非存活者的CC16水平差异显著，且与在ICU住院的时间有关。

(4)Surfactant Protein D (SP-D)： 表面蛋白包括A-D四种类型， SP-D在ARDS中的作用尤为重要。Eisner等[39]表明，血浆SP-D水平越高，死亡风险越高、自主呼吸时间越少，发生器官功能障碍越快。此外在ALI/ARDS过程中早期增加的血浆SP-D与较差的临床结局相关。Calfee等[24]指出直接性ARDS患者血浆SP-D的水平明显高于间接性ARDS患者。Ware 等[40]发现血浆SP-D有可能成为ARDS诊断的理想诊疗标记物。同样的，Park等[42]也发现ICU入院后48 h内高水平的SP-D可作为重症监护病房ARDS患者的诊断指标。

3. 炎症反应诊疗标记物： ARDS与炎症反应密切相关，肺损伤触发的炎症级联反应涉及炎症细胞的激活和介质的释放。血浆或者BAL液中炎性因子水平的变化都可能作为ARDS的诊疗标记物。血浆或者BAL液中IL-6早期水平的增加与ARDS的死亡率密切相关，血浆和BAL液中IL-8的水平与疾病预后相联系。IL-6与IL-8作为全身炎症反应的标志与急性肺损伤后较差的预后相关[42]。较高水平的IL-18与ARDS患者的疾病严重程度和死亡率有关[43]。脓毒症介导的ARDS患者血浆IL-17水平明显高于健康对照组，死亡患者的血浆IL-17水平明显高于幸存者[44]。有研究指出抗炎因子TNF-RI和TNF-RII与ARDS的发病率及死亡率相关联，低流量吸氧与sTNF-RI的水平降低有关，创伤性ARDS患者的sTNF-RI水平较低[45]。ARDS患者血浆和BAL液中较高基线的IL-10水平与较高的死亡率有关[46]。

三、联合诊疗标记物

尽管关于诊疗标记物的研究已经有了进一步的进展，仍没有单一的临床或诊疗标记物能够可靠地预测ARDS临床结果。联合的诊疗标记物也许能很好的帮助我们理解ARDS。一项研究表明，联合(IL-6、IL-8、TNF-R1、蛋白C、PAI-1、ICAM-1、SP-D和vWF)8种标记物，可使ROC面积从0.82增加到0.85[47]。一组肺上皮损伤和炎症的诊疗标志物(SP-D，sRAGE，IL-8，CC16和IL-6)为严重脓毒症患者的ARDS诊断提供了极好的鉴别标准。Zhao等[48]发现联合(年龄、APACHEⅢ、SP-D 和IL-8)可以作为预测ARDS的死亡率模型。Fremont等[49]指出联合诊疗标志物(RAGE、PCPⅢ、BNP、ANG2、IL-10、TNF-α、IL-8)可以作为创伤性ALI/ARDS患者的诊断工具。

近年来对ARDS诊疗标记物的研究已经取得了较大的进展，相信在不久的将来ARDS诊疗标记物的作用会越来越明朗。此外基因蛋白组水平的研究以及影像学的发展也将帮助我们更深入的理解ARDS。