糖皮質激素治療急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征的抗炎機制研究進展

周 絢，楊文賢（1.重慶市中山醫院藥劑科，重慶 40000；.第三軍醫大學全軍免疫學研究所，重慶 400038）

臨床應用糖皮質激素（Glucocorticoid，GC）治療急性肺損傷（Acute 1ung injury，ALI）/急性呼吸窘迫綜合征（Acute respiratory distress syndrome，ARDS）已有近50年歷史。隨著對GC的深入研究及廣泛應用，國內外學者發現GC預防及治療ALI/ARDS 的主要作用機制是抗炎和抗纖維化。在ALI/ARDS 的病理發展過程中，失控的炎癥反應是伴隨始終的，這使得GC的抗炎作用尤顯重要。筆者查閱近5年來國內外相關文獻，共查閱到相關文獻129 篇，其中有效文獻84 篇，對GC 治療ALI/ARDS抗炎機制的研究進展進行歸納和總結。

1 理論基礎

ALI 是指由心源性以外的直接和間接致傷因素導致的肺泡上皮細胞及肺血管內皮細胞損傷，造成彌散性肺間質及肺泡內水腫、肺不張，導致急性進行性呼吸困難和低氧血癥，其發展至嚴重階段（氧合指數＜200）被稱為ARDS。

當ALI/ARDS 發生時，機體會分泌大量細胞因子，從而激活下丘腦-腺垂體-腎上腺皮質軸，導致腎上腺皮質激素分泌失調，晝夜節律紊亂。同時，炎性細胞釋放多種促炎介質，使局部或全身出現特異性皮質激素拮抗。這兩者都會導致過度免疫調節，使機體難以控制炎性反應，進一步出現重癥相關性腎上腺皮質功能不全（Critical illness-related corticosteroid insufficiency，CIRCI），使腎上腺皮質激素不能被及時、充分利用[1]。因此，及時給予外源性替代劑量的GC 治療ALI/ARDS 患者，理論上是合理、可行的。

2 臨床用藥

長期以來，國內外學者對GC 治療ALI/ARDS 的效果、時機、劑量、療程及并發癥都存有爭議，至今尚未達成一致意見。

Weigelt JA等[2]、Spurg CL等[3]、Luce JM等[4]和Bone Rc等[5]的研究不支持早期應用大劑量GC 預防ARDS，認為GC 治療并不能改善患者的肺功能，且會增加感染的發生率，不能減少ARDS 患者的病死率。Meduri GU 等[6]和Marik PE 等[7]的研究認為，ARDS早期用甲基潑尼松龍治療，可以減輕肺組織損傷，減少肺組織液滲出和中性粒細胞聚集，顯著改善肺功能及機械通氣時間，顯著降低死亡風險。

Schell-Chaple HM 等[8]發現，盡管甲基潑尼松龍對患者的病情有所改善，但研究結果并不支持將甲基潑尼松龍作為ARDS 晚期患者的常規用藥。Steinberg KP 等[9]指出，在ARDS 發生2周后使用甲基潑尼松龍，可能導致患者病死率升高。Meduri GU等[6]、Tang BM等[10]表示，在膿毒癥、感染性休克或ARDS 早期，不推薦短時間應用大劑量GC 治療，但可在1 周以內應用小劑量GC 的補充方法；在ARDS 晚期，推薦應用中等量的GC治療，如果初始有效，即可應用較長時間，如果無明顯效果，則停用。

GC 作為廣譜抗炎藥物用于治療ALI/ARDS 理論上有效，但臨床應用仍然存在爭議，筆者認為這與經治醫師對患者的個體化治療密切相關。

3 抗炎機制

3.1 GC及其受體參與的基因水平調控

GC受體（GC reporter，GR）在機體內分布十分廣泛，肺組織細胞和肺泡灌洗液中的所有細胞都能檢測到GR 的表達[11-12]。GR是甾體激素受體超家族的成員，是配體依賴的轉錄活化因子，其基因具有9個外顯子，啟動子區含有15個轉錄因子結合位點，包括活化蛋白（Activator protein，AP）-1、核因子（Nuclear factor kappa B，NF-κB）以及GR自身結合位點。

GR是分子質量為94 kD的多肽，含有3個主要結構域：反式激活功能區、DNA結合區、配體結合區。根據受體在細胞上的分布，可分為細胞內受體（Intracellular GR，iGR）和膜受體（Membrane GR，mGR）。

3.1.1 與DNA結合直接調控 人體的iGR共有4種亞型：iGR α、iGRβ、iGRγ以及iGRδ。iGRα存在于細胞基質，是經典的能與GC形成GC-GR復合物的受體蛋白。高濃度的GC與GR形成同源二聚體后，與激素結合后調節GC應答原件（Glucocorticoid responsive element，GRE）結合，可使具有組氨酸乙酰基轉移酶活性的協同激活物（sRx-1、cBP/p300等）向GR-DNA復合物聚集，這些協同激活物會使組氨酸乙酰化，導致染色質結構重排以及DNA 松解，使DNA 上的基礎轉錄裝置（Basal transcription apparatus，BTA）結合位點暴露，BTA則可以到達啟動子處，結合到特定靶位點上，從而激活基因轉錄[13]。通過這種方式被激活轉錄的抗炎因子包括：白細胞介素（IL）-1受體拮抗藥、脂結合蛋白1、神經內皮多肽酶、血清白細胞蛋白酶抑制劑、clara細胞蛋白（CC）10、IL-10、NF-κB抑制劑IκB以及絲裂原激活蛋白激酶（MAPK）、磷酸化酶（MKP）-1等。

另外，GC-GR 復合物還可以與負GC 應答元件（Negative GRE，nGRE）結合，阻止轉錄因子與該基因的結合，從而抑制某些炎癥蛋白的基因轉錄[13]。通過該機制被抑制的基因產物有炎癥反應相關的細胞因子[腫瘤壞死因子α（TNF-α）、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）、IL-1β、IL-2、IL-3、IL6、IL-8和IL-11 等]、趨化因子、酶類[誘導型一氧化氮合酶（iNOs）、環氧酶2（Cox-2）等]以及黏附分子[細胞間黏附分子（ICAM-1）、細胞血管間黏附分子（VCAM-1）等]。

iGRβ不能與GC 結合，不能激活基因的轉錄，其功能可能是以濃度依賴的方式競爭性結合GRE 靶點從而抑制iGRα的效應，導致GC 抵抗。iGRγ比iGRα多1 個精氨酸，使得其結合DNA 能力下降，導致其激活轉錄能力不足。另外，iGRδ以及mGR的具體作用機制尚未明確，有待進一步研究。

3.1.2 與轉錄因子結合間接調控 與GC-GR復合物相互作用最常見的也是研究得最多的轉錄因子是NF-κB 和AP-1[14]。NF-κB是由Rel蛋白家族（p65、RelB、RelC、p52、p50）構成的同源或異源二聚體。其中，以p65/p50組成的異源二聚體最為重要，能夠直接啟動基因的轉錄。NF-κB在細胞基質中與其抑制因子IκB緊密結合，處于失活狀態，不能入核與DNA結合啟動轉錄。當IκB激酶（IκB kinase，IKK）被進入胞質中的炎癥介質激活后，IκB 發生磷酸化而進一步被降解，NF-κB 則游離出來并進入細胞核，與cBP/p300及其相關因子PCAF等結合形成轉錄復合物，通過p50 蛋白上的核定位信號而與啟動子結合，啟動多種炎癥因子（TNF-α、IL-1β、GM-CSF、ICAM-1等）的轉錄。

GC 與NF-κB 互作調控炎癥因子表達有以下可能途徑：（1）NF-κB的活性亞基p65直接被激活的GR結合，阻斷NF-κB與DNA上靶位點的結合，導致NF-κB不能激活基因轉錄。（2）GR與p65競爭性結合具有乙酰化酶（Histone acetyltransferase，HAT）活性的環磷酸腺苷(cAMP）應答元件結合蛋白（cAMP response element bound protein，CREB）或者與組氨酸去乙酰化酶2 作用，拮抗CREB 的HAT 活性，從而抑制炎癥因子的轉錄。（3）GR可以使IκBα的轉錄水平上升，使NF-κB被IκB重新結合，轉為非活性狀態，從而抑制使NF-κB介導的炎癥因子表達。（4）GR可以通過干擾RNA聚合酶羧基端結構域（Carboxyl terminal domain，CTD）上絲氨酸的磷酸化，從而抑制轉錄。（5）Towbin BD等[15]的研究認為，GC可以調控組蛋白H3K9的甲基化，從而抑制NF-κB介導的炎癥基因的轉錄。

AP-1 與DNA 結合的活性域結構是堿性亮氨酸拉鏈（bZIP），由Jun（c-Jun、JunB、JunD）蛋白形成同源二聚體，或由Jun 蛋白和Fos（CFOS、FOSB、Fral、Fral2）蛋白形成異源二聚體，但Jun/Fos 異源二聚體的活性更高。GR 抑制AP-1 活性的作用機制與其作用于NF-κB 的機制類似。除了與NF-κB 和AP-1相互作用外，還會與其他轉錄因子互相作用，激活或抑制某些基因的轉錄。GRα能與活化T 細胞核因子結合能下調IL-4的表達水平。此外，GRα會與干擾調節因子3競爭性結合GC 相互作用蛋白，抑制干擾調節因子3 依賴的基因轉錄。Matthay MA等[16]的研究證實，GC可以在炎性因子基因轉錄后調節mRNA的穩定性，下調蛋白的表達水平。

3.2 非基因組調節機制

GC 及其受體參與的基因水平調控到效果發揮需要一定時間。從GC 跨膜至胞質中與iGR 結合形成GC-GR 異二聚體復合物，到該異二聚體入核與GRE 或者與轉錄因子結合而激活或者抑制相關基因的轉錄，至少需要30 min，再到引起組織器官以及機體產生有治療作用則需要數小時乃至數天的時間。Ronacher K 等[17]的研究發現，GC 可以在幾秒至幾分鐘內快速發揮作用，因此認為這種效應不是GC介導的基因水平調控，而是“非基因組效應”。

對于“非基因組效應”尚未有明確的判定標準，其有如下幾個特性：（1）效應發生太快，難以實現RNA 和蛋白質的轉錄和翻譯；（2）效應的發生不依賴于RNA和蛋白質的轉錄和翻譯與否；（3）效應的發生不依賴于GC 的跨膜與否；（4）效應的發生與GR的活性不相關。目前，國內外學者把符合上述一條或數條特性的GC效應稱為“非基因組效應”。

Samarasinghe RA 等[18]的研究指出，對于GC 通過“非基因組效應”發揮抗炎的機制尚不清楚：（1）通過與經典GR特異作用，具有經典GR依賴性。當GC與經典GR結合時，GR復合體解聚，解聚出來的熱休克蛋白參與“非基因組效應”，激活脂肪皮質激素，抑制花生四烯酸的釋放。（2）通過與細胞膜的非特異作用，GC嵌入磷脂雙分子層非特異改變磷脂雙分子層間的相互作用，使細胞膜的理化性質發生改變，從而影響細胞膜的流動性和膜蛋白的功能，發揮非特異性快速效應。（3）通過與mGR 的特異性作用，mGR 可能是G 蛋白耦聯受體，通過調控多條信號通路發揮“非基因組效應”。GC 發揮“非基因組效應”的機制之間是存在交互作用的，而不是相互孤立的。

3.3 其他機制

Leis H等[19]的研究顯示，GR可以不進入細胞核，直接在細胞基質中與NF-κB 上游磷脂酰肌醇激酶（Phosphatidylinositol kinase，PI3K）/Akt 途徑互相作用，起到快速抗炎效果。PI3K/Akt途徑可上調IKK的活性，促進IκB的磷酸化，增強NF-κB的活化，而GR 可與PI3K 上的p85 亞基結合，抑制了PI3K 的作用，使Akt蛋白的磷酸化減少、活性減弱，進一步抑制IKK的活化，在此過程中被抑制的主要是IKK的活性。

GC能增加肺泡表面活性物質的合成，降低肺泡氣-液界面表面張力，減少肺泡的萎縮，同時防止肺水腫、小氣道萎縮和氣體滯留，保持小氣道穩定。GC為選擇性iNOS抑制劑，地塞米松可以特異地抑制iNOS的表達，抑制一氧化氮所導致的血管張力下降從而預防低血壓的發生。此外，GC還可抑制氣道內皮素-1 和分泌性白細胞蛋白酶抑制劑的合成，減輕支氣管收縮和氣道的炎癥反應。

4 結語

GC用于臨床治療ALI/ARDS的用藥時機、劑量、療程以及并發癥都有待學者們的進一步研究。然而，學者們對于GC發揮的抗炎作用能達成共識，其抗炎機制主要是與GR結合形成GC-GR復合體形式與DNA的順式元件或核轉錄因子（NF-κB、AP-1 等）結合，從而調節基因的表達，或者通過“非基因組效應”途徑發揮抗炎作用。綜上所述，GC治療ALI/ARDS的抗炎效果理論上是可行的，臨床療效更依賴的是醫師針對患者的個體化治療。

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