張 波，盧兆桐

1 肺表面活性物質的簡介

肺表面活性物質(pulmonary surfactant，PS)最早由Macklin在肺泡腔內的液體層中發現。隨著研究的深入，Stratton等［1］發現PS是由肺泡Ⅱ上皮細胞(alveolar typeⅡepithelial cells，ATⅡ)和Clara細胞合成分泌，以單分子層的形式分布于肺泡腔內的氣液界面。PS是脂類和蛋白質的復合物，約90%為脂類，其中磷脂占80%～85%，主要活性成分為二棕櫚酰磷脂酰膽堿(dipalmitoyl phosphatidylcholine，DPPC);肺表面活性物質相關蛋白(surfactant-associated proteins，SP)約占PS總量的10%，其中親水性蛋白SP-A約占SP總量的50%，此外還包括疏水性蛋白SP-B和SP-C及近年發現的具有重要功能的親水性蛋白SP-D。雖然SP的含量相對較少，但在維持PS系統的結構、功能及代謝等方面均起著十分重要的作用。

2 肺表面活性物質相關蛋白的特性

2.1 肺表面活性物質相關蛋白A(SP-A)

2.1.1 PS穩定性和生物活性的調節 SP-A是凝集素家族的一員，主要由富含半胱氨酸的N端、重復表達Gly-X-Y的膠原樣區、α螺旋狀的頸區及Ca2+依賴的C型糖基識別區(carbohydrate recognition domain，CRD)4個部分組成。主要功能是通過膠原樣區調節PS的自身穩定性及其生物活性［2］。SP-A最早被發現的生理功能是抑制ATⅡ分泌PS。最近，國外研究發現ATⅡ表面的SP-A受體P63(CKAP4)在SP-A抑制PS磷脂的分泌及刺激PS脂質體(主要是DPPC)的吸收方面發揮著重要作用。SP-A與細胞表面的P63結合后通過磷脂酰肌醇3-激酶-Akt(phosphatidylinositol 3-kinaseprotein kinase B，PI3K-Akt)信號通路使ATⅡ內質網中大量P63受體轉移到細胞膜表面與SP-A形成復合物發揮PS的調節作用，同時能增強磷脂的吸收并轉移至板層小體［3］。此外，與SP-B聯合能促進磷脂在氣-液面的吸收，有助于PS形成管狀髓磷脂。因此，在一定程度上維持了ATⅡ內PS的水平，從而起到重要的自身調節作用。

2.1.2 免疫防御 近年逐漸證實其還具有強大的免疫防御功能，因其結構上都有N端膠原樣區和C端凝集素糖識別區，亦被稱為膠原樣植物血凝素。SP-A主要通過受體介導增強巨噬細胞識別、吞噬功能從而發揮免疫防御作用:(1)C1qRp(C1q receptor for phagocytosis)亦稱為CD93，是一種與低聚糖具有高親和力的糖蛋白。通過與SP-A的膠原樣區結合調節巨噬細胞、中性粒細胞、肺泡上皮細胞及小膠質細胞的吞噬功能。(2)GP-340(Glycoprotein-340)最早被發現于肺泡蛋白沉積癥患者的肺泡灌洗液中，能與SP-D發生特異性結合。國外學者現已證實其是一種能與SP-A和SP-D的CRD特異結合的可溶性蛋白，作為一種調理素，主要引導肺泡巨噬細胞的趨化。(3)CRT-CD91鈣網蛋白(Calreticulin，CRT)為Ca2+依賴性多功能蛋白，能與SP-A及SP-D的膠原樣區結合。結合在微生物及凋亡、壞死的細胞表面的CRT能與CD91反應，生成CRT-CD91復合物，并最終與C1q結合介導多種細胞的吞噬。因此，推測CRT-CD91可能是SP-A介導免疫調節的重要途徑。(4)TOLL樣受體(toll-like receptors，TLR)和CD14實驗表明SP-A的CRD能競爭性的結合脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)的受體CD14及TLR，阻斷其與病原體的免疫刺激分子結合從而發揮抗炎作用。SPA還能間接調節肺泡巨噬細胞上TOLL樣受體的表達及功能。現已證實PS中的相關蛋白和磷脂都能直接或間接地調節TOLL樣受體活性［4］。(5)SP-R210是一種高分子量SPA受體，主要參與PS代謝及免疫應答。有實驗表明抗SPR210的多克隆抗體不僅能阻斷SP-A與肺泡巨噬細胞及ATⅡ結合，還能阻斷SP-A抑制ATⅡ分泌PS磷脂的功能。研究還發現SP-R210可通過誘導抗炎因子白細胞介素-10(IL-10)及轉化生長因子-β(TGF-β)合成來抑制T淋巴細胞的增生。因此，通過SP-R210的介導，SP-A不僅能增強巨噬細胞的吞噬、殺傷活性，而且在炎癥調節方面也發揮著重要作用［5］。

Janssen等［6］研究發現SP-A在凋亡細胞的清除方面具有雙重性:SP-A的CRD與跨膜受體SIRP-α(signal inhibitory regulatory protein-α)結合時能阻滯信號通路的傳導，抑制巨噬細胞的清除功能及前炎癥反應細胞因子(pro-inflammatory cytokines，PIC)的生成，主要在沒有激發炎癥反應的狀態下發揮作用;而SP-A的膠原區與CRT-CD91結合可啟動p38介導的核因子-κB(NF-κB)途徑，激發巨噬細胞的吞噬功能及前炎癥反應。有資料顯示SP-A在胃腸道、子宮、脾臟、間皮組織和滑膜等組織均有不同程度的表達，推測可能與其免疫調節功能有關。

2.1.3 炎癥反應的調控 有實驗顯示SP-A基因去除的小鼠，雖無明顯的肺功能異常，但對細菌、病毒等病原微生物的易感性增加，感染早期對細菌的清除能力減退。Mittal和Sanyal［7］認為SP-A的減少可促進超氧化物氧自由基及TNFα的生成，誘導多形核白細胞(PMN)的聚集及前列腺素類的釋放，導致大量的炎癥細胞因子生成，促炎因子又可誘導環氧化物酶-2(COX-2)表達增多，導致肺內炎癥遞質和抗炎遞質失衡。近年來研究發現，SP-A在PKC-ζ(protein kinase C zeta)的作用下可通過抑制LPS誘導的核轉錄因子NF-κB信號通路發揮抗炎作用［8］。在LPS誘導的急性肺損傷中，給予外源性SP-A制劑不僅能明顯減少肺泡巨噬細胞及單核細胞分泌TNF、IL-1和IL-6，而且能誘導其分泌IL-10、TGF-β，同時還能抑制超氧化陰離子的產生，具有抗氧化功能，因此在一定程度上使炎癥反應消退，并恢復了肺泡腔內PS的穩定聚集［9］。目前認為SP-A在炎癥反應中主要是起阻滯作用。

2.2 肺表面活性物質相關蛋白B和C(SP-B和SP-C)

2.2.1 肺泡磷脂結構活性膜的調節 目前，認為SP-C在肺泡膜與雙層或多層磷脂膜結構之間轉運脂質起到樞紐的作用，并加速磷脂的嵌入。相對于SP-C，SP-B則主要在最初磷脂層膜結構的形成，磷脂層內分子有序的擠壓排列及膜結構的穩定方面發揮主要作用，并且還能更有效地促進磷脂吸附及擴散［10］。SP-B還可促進不飽和磷脂，如磷脂酰甘油(PG)，從磷脂單分子膜中移出，使單分子膜中的DPPC進一步純化濃縮，有助于維持磷脂層結構的穩定，而SP-C對膜可能沒有純化作用。此外，SP-B對磷脂單分子膜吸附及純化的促進作用均需Ca2+的參與。Serrano和Pérez-Gil［11］研究發現SP-B所帶正電荷的α-單環還能與磷脂(如PG)頭部帶負電荷的磷酸鹽之間發生強大電荷反應，從而維持磷脂層膜結構側面的穩定性。

2.2.2 協同作用 目前，關于SP-B與SP-C是否具有協同作用仍存在較大爭議。焦點就在于膽固醇對PS功能的影響及SP-C的棕櫚酰化作用，因為多數研究資料顯示膽固醇通過破壞PS的功能導致磷脂層膜結構的穩定性降低。此外，PS中膽固醇比例異常增多也與急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)的發生密切相關，因此也限制了膽固醇在PS制劑中的應用。但Baumgart等［12－13］最近研究發現在給予生理劑量膽固醇的條件下，棕櫚酰化的SP-C可與SP-B發揮協同作用，對穩定高度壓縮狀態下的氣液界面磷脂結構膜有重要作用。研究還發現膽固醇可通過增加SP-B和SP-C的α螺旋結構的穩定性及表達，使磷脂結構膜增厚，有助于SP-B和SP-C發揮穩定磷脂結構膜的作用。

2.2.3 免疫調節功能 近年逐漸證實SP-B和SP-C在維持氣道的穩定和免疫防御方面也發揮著重要的調節作用。有實驗表明SP-B基因缺失的小鼠在LPS誘導的炎癥反應中肺組織的抵抗力明顯降低;并證實SP-B還可促進肺泡巨噬細胞的變形及吞噬作用，同時抑制一氧化氮的合成。最近，Glasser等［14］研究發現SP-C基因缺失小鼠對細菌、病毒的易感性增加，且感染后炎癥反應也較重。另外，Garcia-Verdugo［15］研究顯示SP-C的氨基N端可與LPS結合抑制其活性，并還能通過巨噬細胞干擾TOLL樣受體介導的炎癥反應從而發揮氣道的穩定和防御作用。

2.3 肺表面活性物質相關蛋白D(SP-D) 研究已證實SPD與SP-A均同屬于C型凝集素家族。雖然兩者空間結構類似，但在親水性、電荷及空間位相方面等還是存在一定的差異，導致其功能也有所不同。如在與病原微生物結合時，SPD主要與表面LPS中的糖基結合，而SP-A則以磷脂A為主要結合位點。目前，研究發現SP-D的主要功能為:(1)調理素作用:SP-D主要作為調理素，通過CDR與配體寡糖鏈反應同細菌、病毒等多種病原體結合，并通過自身識別功能引起大量的相互聚集，然后被激活的中性粒細胞和巨噬細胞吞噬清除，從而抵抗病原體的黏附和侵襲，被認為是抵御病原微生物的第一道防線［16］。此外，還發現SP-D的N端膠原樣區能明顯提高肺泡內巨噬細胞內的超氧自由基和一氧化氮水平，以增強吞噬細胞的殺傷功能。(2)PS調節功能:最近有研究發現SP-D能與AT-Ⅱ內新生成的富含磷脂酰肌醇的大聚體結合，使大聚體異化分解成具有活性的小聚體，有助于維持新生兒及成人肺組織中PS含量的穩定［17］。有報道證實SP-D分布于胃、腎臟等，具體功能尚不十分清楚。但有實驗表明SP-D能促進上皮細胞吞噬細菌等病原微生物，在胃腸道發揮清除功能。

3 肺表面活性物質相關蛋白與急性肺損傷(ALI)/ARDS

ARDS是ALI的嚴重階段，主要表現為由于肺微血管通透性增加而導致肺泡滲出中富含蛋白的肺水腫及透明膜形成，常繼發于嚴重創傷、感染中毒癥、休克等危重癥，死亡率較高。其中因ATⅡ的損傷、凋亡和炎癥遞質使大量PS失活，導致肺泡表面PS的磷脂及相關蛋白嚴重缺乏，是ALI/ARDS患者病情加重的重要機制之一［18－19］。國外有研究資料顯示ALI/ARDS患者早期血清SP-A水平是增加的，且與ARDS的嚴重程度密切相關，現已將其作為評估ALI風險的預測指標，具有一定的參考價值［20－21］。

Spragg等［22］通過臨床隨機對照研究表明氣道內應用PS制劑(主要成分為脂類)能明顯改善嬰幼兒的ARDS，降低死亡率，而對成人ARDS的生存率并無明顯改善作用。與成人ARDS相比，嬰幼兒多為單純性PS缺乏而導致ARDS，病因相對明確，治療效果也比較明顯。目前，PS制劑能改善成人ARDS患者的氧合作用，提高血氧分壓，但長期生存率仍舊沒有較大的提高，相反在一些研究中顯示死亡率有逐漸增高的趨勢。主要原因考慮與PS制劑的類型及其主要成分、應用技術、在咽喉部的聚集、氣道內維持作用的時間及ARDS的不同病因等因素有關，此外患者的年齡也是一個重要影響因素［23－24］。近年有研究資料顯示重組SP-C制劑在治療ARDS患者中能明顯改善氧和功能，但同樣對死亡率無明顯改善。然而，對肺炎或吸入性肺炎引起的ARDS所致的死亡率有一定的改善作用［25］，提示SP在ALI/ARDS的治療中發揮了一定的作用。

4 展望

目前，國內外研究均表明肺表面活性物質的異常與呼吸系統疾病關系密切，尤其是在ALI/ARDS的發生發展中起著重要作用，因此，含SP的外源性PS制劑的研制及應用受到廣泛關注。對于早期應用含SP的外源性PS制劑能明顯減輕ALI導致的肺泡萎陷，保護肺的通氣和換氣功能，彌補內源性PS的不足，調控炎癥反應和增強免疫防御功能，對預防和治療ALI/ARDS具有重要意義。但對不同病因ARDS的不同成分PS制劑的替代治療，仍有待于進一步的臨床研究。

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