血管活性肠肽调控肺泡巨噬细胞M1/M2极化治疗急性肺损伤的研究进展①

惠 毅 闫曙光 李京涛 魏海梁 史 捷 （陕西中医药大学，咸阳 712046）

急性肺损伤（acute lung injury，ALI）由病毒、内毒素等刺激免疫细胞（中性粒细胞、巨噬细胞等）在肺组织中募集并活化，产生炎症因子、细胞趋化因子、蛋白酶等，形成“炎症因子风暴”进一步放大炎症反应，发展为非可控性炎症，损伤肺组织实质细胞（血管内皮细胞和肺泡上皮细胞），当肺实质细胞大量损伤导致通气、换气功能障碍时会引起呼吸功能迅速衰减，临床出现以呼吸频率加快、呼吸窘迫和顽固性低氧血症为主要表现的危重症，如不及时治疗将发展为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）［1-2］。近年，随着SARS、新型冠状病毒导致的急性传染性肺炎在我国群体暴发，ALI以及更严重的ARDS是患者致死的主要原因之一［3-5］。因此针对ALI 的发病机制展开探讨，研究其防治策略迫在眉睫，意义重大。

1 肺组织急性非可控性炎症是ALI 发生、发展的主要原因

ALI 可由多种原发疾病引发，发病机制错综复杂，至今仍未完全阐明，但由急性非可控性炎症导致的肺实质细胞损伤是其发生、发展过程中的关键环节［6-7］。ALI 常发生于全身炎症反应的基础上，是机体正常炎症反应在肺组织的过度表达，之所以全身炎症反应更易导致肺组织损伤可能为全身炎症反应时会释放大量有害物质、炎症因子等进入血液，血液内的免疫细胞被激活，肺是全身静脉血的过滤器，血内有害物质、炎症细胞等易阻留于肺，刺激肺组织内肺泡巨噬细胞、炎症细胞等释放多种血管活性物质和炎症介质，肺组织内炎症反应被不断放大并最终损伤肺实质细胞，形成急性非可控性炎症反应。适度炎症反应对机体是有利的，机体应对病原体感染和多种损伤因子产生的防御反应有助于机体快速有效地发现、清除各种病原微生物及潜在危险，一旦完成异物清除及组织修复后炎症将适时终结，所以炎症是机体保持健康的重要条件。当炎症反应过轻时将无法清除病原微生物导致机体长期处于感染状态，过重的炎症反应在清除病原微生物的同时也会引起机体自我损伤，导致“杀敌一千，自损八百”。而ALI的发生正是由于病原体大量入侵，激活免疫细胞启动异常免疫反应，免疫细胞在清除病原体过程中释放过量促炎因子，导致肺组织处于非可控性炎症状态，进一步肺实质细胞被破坏，导致呼吸功能迅速衰减［7］。这一炎症反应过程可分为相互重叠的3 个阶段，即启动、放大和损伤。炎症启动阶段，多种免疫与非免疫细胞在入侵者刺激下释放少量、多种炎症介质和细胞因子以唤醒机体防御机制，随后在炎症放大阶段，效应细胞如巨噬细胞、中性粒细胞大量被活化、募集并稽留在靶器官——肺组织中，这些“被留置于”肺组织的效应细胞在对抗入侵病毒、微生物的同时释放活性氧代谢产物和蛋白酶，在消灭入侵者的同时也引起肺实质细胞损伤，当肺实质细胞损伤过多最终影响肺的正常功能时则可导致ALI，因此炎症反应过度放大并最终失控是导致ALI的重要原因。这种炎症反应是系统性和全身性的，多种效应细胞和炎症介质两个主要因素参与肺损伤，在ALI 发病机制中起关键作用，这些细胞和细胞因子、炎症介质构成ALI炎症反应和免疫调节“细胞网络”和细胞因子网络，通过不同信号传导途径控制机体免疫应答，也与炎症反应失控有关［8-9］。因此抑制肺组织急性非可控性炎症是治疗ALI的有效途径之一。

2 肺泡巨噬细胞M1/M2 型极化在肺组织急性非可控性炎症进程控制中发挥重要作用

ALI 发病过程中多种免疫细胞和肺实质细胞均参与炎症反应，其中巨噬细胞参与炎症启动、放大和损伤全过程，是导致炎症不断进展并最终失控的重要免疫细胞［10-11］。巨噬细胞是机体固有免疫系统中的“狠角色”，能够吞噬和杀灭病原微生物，清除损伤及衰老细胞，是机体抵御外来入侵病原微生物的第一道防线，也是防御界的“超级明星”。同时巨噬细胞是一个多面手，依据其不同激活阶段，既可作为清道夫、抗原提呈者，又可作为凶恶的杀手。ALI发生、发展过程中，巨噬细胞又充当什么样的角色？当病毒、内毒素等侵入肺组织时，担任“警卫”作用的巨噬细胞被激活，在这个状态下巨噬细胞的吞噬功能加强，同时可分泌具有抗原提呈作用的主要组织相容性复合物（MHC）蛋白，召集更多如杀伤性T 细胞、中性粒细胞和游走在血液中的巨噬细胞共同对付入侵的敌人，炎症反应启动并被不断放大，多种细胞协同参与共同执行“防御和绞杀”病毒和内毒素的职能。激活状态下，巨噬细胞是很好的抗原提呈者和杀伤者，但为应对“更加疯狂的敌人”其还可进入更高的准备状态——“超活化”状态，而这种超活化状态激活与入侵者密切相关，其中甘露糖分子就是重要的激活按钮之一。甘露糖是多种常见病原体细胞壁的糖类组成成分，也是一种能够激活巨噬细胞活化的“危险信号”，当巨噬细胞表面受体与甘露糖结合时，巨噬细胞接收到入侵者的信号，巨噬细胞停止增殖，并把注意力转向杀灭。这个超活化状态下，巨噬细胞体积变大，吞噬效率也增高；被超活化的巨噬细胞产生和分泌肿瘤坏死因子，杀死病毒感染的细胞，也可辅助激活免疫系统细胞；同时巨噬细胞内溶酶体数量增加，反应性氧分子如过氧化氢等具有超强杀伤能力的化学物质（常用于环境消毒和食品消毒）产生增加，可更有效地杀死吞入的入侵者，因此，巨噬细胞又被称为“杀戮机器”。因此，超活化的巨噬细胞杀伤能力大大增强，可更好地杀灭病毒与内毒素。但超活化的巨噬细胞释放的部分化学物质同样也可导致肺组织损伤，研究证实肺泡巨噬细胞超活化是导致肺组织非可控性炎症的罪魁祸首之一［12］。因此，巨噬细胞在炎症进程中有着两面性特点，其活化促进炎症反应有助于病原微生物清除，同时过度活化又是导致靶器官损伤的元凶。那么巨噬细胞是怎样在有效清除病原微生物的同时又不损伤靶器官呢？

研究表明巨噬细胞可根据组织微环境适应性改变其功能表型，被称为巨噬细胞极化现象［13］。根据对环境刺激反应不同，巨噬细胞可分为经典激活的巨噬细胞（classically activated macrophages，M1）和替代激活的巨噬细胞（alternatively activated macro⁃phages，M2）两种表型。M1 型巨噬细胞主要存在于炎症反应早期阶段，以吞噬杀菌、释放炎症因子、促进炎症反应作用为主，当入侵者被逐渐消灭，巨噬细胞偏向M2 型极化，M2 型巨噬细胞主要存在于炎症反应后期，以释放抑炎因子、降低炎症反应、促进组织修复功能为主。那么在ALI发生发展过程中肺泡巨噬细胞M1/M2 型极化发生了何变化？其具体变化机制又有哪些？炎症发生早期伴随病原微生物侵袭、组织细胞损伤和人体免疫系统激活，在脂多糖、干扰素巨噬细胞集落刺激因子、炎症因子等刺激下，M1 型肺泡巨噬细胞被激活，在吞噬病原微生物同时释放大量炎症介质，如TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1、诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthasei，iNOS）等，这些炎症介质的大量生成又进一步触发炎症级联反应，形成炎症因子风暴，从而引发并加剧组织细胞损伤。其中TNF-α 可直接损伤肺泡上皮细胞和周围血管内皮细胞，导致毛细血管内皮通透性增加，富含蛋白的液体进入肺泡和间质引起肺水肿，使肺组织气体交换功能减弱；同时TNF-α 还可活化免疫细胞中及肺实质细胞的NF-κB信号通路，放大炎症效应，加重ALI［14］。IL-1 可激活血管内皮细胞表达细胞黏附因子，促进巨噬细胞、中性粒细胞等炎症细胞与血管内皮细胞的黏附作用，诱导巨噬细胞产生多种趋化因子，促进巨噬细胞向炎症反应部位迁延，还可激活中性粒细胞，使炎症因子和炎症蛋白表达增加［15］。iNOS 会加速NO 产生，NO 在清除病原微生物同时又可直接损伤肺组织［16］。因此，ALI发生与发展与肺泡巨噬细胞M1型极化密切相关，抑制M1型巨噬细胞极化在ALI治疗中具有显著作用［17］。随着病原微生物清除，内环境因素影响下，M1 型肺泡巨噬细胞被激活，从而触发抗炎反应，促进IL-10、重组人精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）、IL-1ra等大量抗炎因子，减缓炎症进程，修复机体组织。其中IL-10可抑制炎症细胞因子如TNF-α、IL-6 等产生，有利于细胞碎片清除和组织修复中血管形成，同时IL-10可抑制iNOS下游的NF-κB信号通路激活，抑制炎症效应［18］。Arg-1可促进细胞增殖和胶原沉积，促进组织修复，同时还可与iNOS 竞争体内的精氨酸，从而减少NO 生成［19］。促进M2 型肺泡巨噬细胞极化被证实是治疗ALI 的有效手段之一［20］。因此，巨噬细胞极化与炎症反应发生、发展与转归密切相关，调控肺泡巨噬细胞M1/M2 型极化可有效干预非可控性炎症。因此，探寻影响肺泡巨噬细胞M1/M2的环境因素和相关药物是防治ALI的重要途径之一［21-22］。

3 血管活性肠肽具有双向调控肺泡巨噬细胞M1/M2极化、治疗ALI的作用

血管活性肠肽（vasoactive intestinal peptide，VIP）是由非肾上腺能非胆碱能抑制性神经（nonadrenergic non-cholinergic，NANC）末梢释放的神经递质之一，广泛分布于胃肠道、肺、脑垂体、胰腺等器官，具有舒张血管、平滑肌，调节固有免疫和获得性免疫、抗炎等多种生物学作用［23］。VIP 除能扩张肺组织血管外，还具有舒张气道平滑肌、抑制肺泡巨噬细胞吞噬和T 淋巴细胞增殖、减少肺炎症介质释放、促进气道上皮的损伤修复等功能，是维持肺组织生理功能和防治肺系疾病的重要物质［24］。ALI治疗中VIP 发挥何种作用？研究表明VIP 可抑制单核细胞呼吸爆发、肺泡巨噬细胞和淋巴细胞增殖，降低由肺泡及外周巨噬细胞分泌的IL-1β、TNF-α、IL-8、IL-6 等促炎因子水平，升高IL-10 等抑炎因子表达，呈现出抗炎特性［25-28］。动物实验证实VIP 可通过抑制脂多糖应激的小鼠肺泡巨噬细胞TNF-α和TGF-β 等炎症因子表达，从而减轻ALI 发病时的肺内炎症反应［29］。这些促炎因子和抗炎因子释放与肺泡巨噬细胞M1/M2 极化密切相关，提示VIP 可能通过双向调控肺泡巨噬细胞M1/M2 极化控制炎症反应进程，防治ALI。

VIP 作为肺内神经肽调控炎症反应，其抗肺损伤作用可能与调控肺泡巨噬细胞M1/M2 型极化密切相关。但ALI发病过程中，由于肺组织严重受损，NANC 被大量损伤，肺组织内VIP 分泌也相应减少，同时炎症反应从开始到结束的生理过程以及ALI发病进程中，VIP 是否是调控肺泡巨噬细胞M1/M2 极化的关键物质之一，VIP、VIP 相关受体及肺泡巨噬细胞M1/M2 极化变化还需进一步通过体内实验探索。外源性给予VIP 是否可行？由于外源性VIP 进入肺组织后，酶促降解反应导致VIP半衰期极短，生物利用度低，无法发挥其全部作用［30］。因此，提高内源性VIP 供给是调控肺泡巨噬细胞M1/M2 极化，控制炎症反应，治疗ALI 的有效途径之一，VIP 广泛存在于多种组织器官，是否能够通过刺激其他器官VIP 分泌从而间接提高内源性VIP 供给，都将为ALI防治研究提供新的思路。