Interleukin－8在急性肺損傷中的作用機制研究進展

全宇航，王忠慧 (.昆明醫科大學，云南 昆明 650000;.昆明醫科大學第三附屬醫院，云南省腫瘤醫院麻醉科，云南 昆明 650000)

急性肺損傷(Acute Lung Injury，ALI)/急性呼吸窘迫綜合征(Acute Respiratory Distress Syndrome，ARDS)是各種致病因素引起的急性、進行性、炎性肺損傷過程。美國國立衛生研究院估計每年有超過450萬人罹患ALI/ARDS［1］，而死亡率更是高達30%～60%，［2－3］其他患者生活質量持續降低［4］。近年來，隨著對ALI/ARDS發病機制的深入研究，發現白細胞介素－8(Interleukin－8，IL－8)，是一種強有力的中性粒細胞誘導劑和激活劑，通過形成抗IL－8自身抗體在急性肺損傷中發揮了重要作用。本文參閱了近年來眾多有關IL－8的研究文獻，介紹了IL－8的生物學特性，并探討了IL－8在急性肺損傷中的發揮作用的機制。

ALI是機體遭受嚴重感染、創傷、休克等因素打擊后引起的一種災難性綜合征，表現為彌漫性肺泡－毛細血管膜損傷所致肺水腫和肺不張等病理特征，臨床表現為呼吸窘迫和頑固性低氧血癥等。ARDS則是急性肺損傷的嚴重形式。在過去幾十年中，盡管人們對ALI/ARDS的發病機制認識和臨床救治措施方面有了長足的進步，但ARDS患者的死亡率仍居高不下［5－6］。急性肺損傷/急性呼吸窘迫綜合征是嚴重肺部疾病，急性炎性反應導致血管內皮細胞及肺泡上皮細胞通透性增加，富含大量蛋白的水腫液、炎性反應細胞、甚至紅細胞進入肺泡腔及肺間質最終導致呼吸衰竭。中性粒細胞的浸潤在急性肺損傷中起重要作用，IL－8對多形核白細胞(polymorphonuclear leukoeytes，PMN)有趨化作用，是重要促炎因子和組織損傷的炎性介質，研究表明它們與ALI炎性反應調控失衡有關［7］。L i等研究提示，ALI可致大鼠肺組織及血清IL－8水平明顯增高，肺內中性粒細胞數量增加，動脈血氧分壓降低，肺干濕比增加，當減少IL－8表達后肺損傷得到明顯改善［8］;ARDS患者IL－8水平與其他凋亡相關因子水平呈正相關，它們通過減少中性粒細胞凋亡上調了其在肺局部的數量，延長其生存時間，進一步加重肺損傷［9］。隨著對IL－8的不斷研究，其在生理和病理情況下的作用正在逐步被認識。目前認為IL－8與急性肺損傷密切相關，本文就其可能的作用機制作一綜述。

1 IL－8的生物學特性

IL－8(Interleukin－8，IL－8)是Yoshmiura等［10］于1987年首次從細菌脂多糖刺激人外周血單核白細胞上清液中純化得來，并證實對中性粒細胞有趨化作用，故當時被命名為粒細胞激活因子。分子生物學實驗最終證實其隸屬于白細胞介素成員，并于1988年倫敦學術會議上將該因子確定為中性粒細胞活性肽(NAP)/IL－8。白細胞介素－8是一種能激活嗜中性粒細胞的趨化性細胞因子(Chemokine，chemotactic cytokine)，是一種具有內源性白細胞趨化性和活化性作用的堿基－肝素結合性蛋白質。IL－8為前炎性反應介質，它主要由單核細胞、內皮細胞和巨噬細胞產生，IL－8能促進PMN趨化和激活，促使PMN在肺部浸潤、氣道內聚集，導致細胞變形、脫顆粒、呼吸爆發、釋放溶酶體、形成超氧化物，擴大炎性反應，增加肺泡－毛細血管損傷［7］。

隨著研究的深入發現，IL－6、IL－8及sICAM－1是構成氣道炎性反應的重要炎性細胞、也是炎癥介質網絡的重要組成部分，它們之間互相促進，加速局部炎性反應［11］。而IL－8可作用于不同細胞，它能促進炎性反應進程、刺激血管的形成、促有絲分裂、調節宿主免疫功能等，與多種炎性反應性疾病、腫瘤、免疫性疾病的發生和發展密切相關［12］。

2 急性肺損傷與IL－8的相關性研究

十多年來，關于ALI/ARDS發病機制及預后的研究一直在進行，并且在ALI/ARDS分子基礎研究上已取得一些進展:如研究發現炎性反應中細胞外組蛋白釋放可加重血管內皮功能障礙;活化C蛋白裂解組蛋白，可降低毒性［13］;血漿中誘餌receptor－3水平證明與ARDS患者28天死亡率有關［14］。同樣，toll樣受體激活在ALI體內及體外研究中已證實具有重要作用［15］。另外，內毒素介導的尿激酶型纖溶酶原激活物受體表達，在中性粒細胞募集過程中的重要作用是通過磷酸甘油酸激酶的酪氨酸磷酸化介導完成的［16］。

2.1 中性粒細胞、IL－8和抗IL－8抗體復合物在急性肺損傷中的作用機制:一直以來認為中性粒細胞在ALI/ARDS的發生發展中發揮了重要作用。中性粒細胞介導的微血管損傷可引起肺組織損傷。肺泡中性粒細胞濃度與低氧血癥程度相關，同時也增加了肺通透性，中性粒細胞水平增加與不良預后有關［17］。IL－8作為強有力的中性粒細胞誘導劑和激活劑，在ALI/ARDS中發揮了顯著作用。1992年，Miller等發現，ARDS患者支氣管肺泡灌洗液中IL－8濃度與對照組相比出現了顯著升高，同時ARDS患者支氣管肺泡灌洗液中伴有較高濃度的IL－8，與對照組相比，高濃度組患者死亡率明顯增加［17］。不久后，Kurdowska等發現ARDS患者大部分支氣管肺泡灌洗液中IL－8與抗IL－8自身抗體有密切聯系，并以高親和力結合IL－8［18］。抗IL－8自身抗體－IL－8復合物:包括1個免疫球蛋白(IgG)分子(主要是IgG3和IgG4的亞類)和1個IL－8分子。抗IL－8自身抗體可抑制IL－8與中性粒細胞上特異性受體間的相互作用，表明它可能在ARDS中調節IL－8活性［18］。Kurdowska等之前研究了ARDS患者和尚未進展到ARDS的高危患者，發現IL－8濃度與ALI/ARDS的病程進展沒有相關性［19］。但ARDS患者抗IL－8抗體濃度在第1天與高危患者相比有顯著升高，且IL－8抗體復合體濃度與ARDS早期發病有顯著關聯。此外，抗體濃度在第1天顯著增高的ARDS患者隨后死亡。通過對IL－8進一步研究，Kurdowska等發現［19］:抗IL－8抗體復合物在ARDS患者支氣管肺泡灌洗液中表達是ARDS病程進展及預后的重要預測指標，高濃度IL－8抗體復合物與ARDS患者死亡率密切相關［19］，并可以預測高危患者的ARDS病程進展［19－20］。

2.2 FcγRⅡa(IgG FC段受體的一種類型)在急性肺損傷中的作用:2004年，Krupa等研究提純了ALI患者肺泡液中抗IL－8抗體復合物，發現該復合物可引起中性粒細胞趨化，也可觸發中性粒細胞中超氧化物和髓過氧化物酶釋放(中性粒細胞呼吸爆發和脫顆粒)，而對照抗體無此功能［21］。研究還發現ALI患者肺泡水腫液中提純的抗－IL－8復合物，通過吸引、激活中性粒細胞，在肺中引發炎性反應，表明抗－IL－8抗體參與了ALI/ARDS發病機制［21］。FcγRⅡa在人中性粒細胞中可調節抗IL－8抗體復合物活性［21］。中性粒細胞可以表達FcγRⅡa和FcγIIIb，其中FcγRⅡa是分布最廣的人類FcγRs，是一個強有力的炎性反應激活劑。在胞質尾區的配體鏈，具有活化酪氨酸免疫受體的基序;它能引發吞噬作用，抗體依賴的細胞毒性作用，使細胞因子基因轉錄，釋放炎性介質［22－23］。Krupa等和Fudala等發現，抗－IL－8復合物的活性，部分依賴于激活促分裂原活化蛋白激酶:也就是ERK(胞外信號調節激酶)和p38，它們是FcγRⅡa信號級聯放大的重要組成部分［21，24］。中性粒細胞凋亡在ALI/ARDS患者中顯示出延遲。Fudala等［25］研究了抗IL－8抗體復合物是否在正常人的中性粒細胞中也發揮了調節自發凋亡作用，他們通過測定caspase 3(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3)活性，評估形態學改變，測定DNA調節范圍，從樣本中提取的復合物樣品，證實可抑制中性粒細胞凋亡［25］。提取了ALI患者肺泡水腫液中的抗IL－8復合物，通過結合FcγRⅡa能抑制中性粒細胞凋亡。樣本中含有的抗IL－8復合物可引起抗凋亡蛋白Bcl－XL的增加，抑制Caspase 3和Caspase 9(半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶9)［25］。Fudala等第一次證實抗IL－8復合體能夠延長中性粒細胞壽命，也明確了FcγRⅡa介導了這種復合物的抗凋亡活性［25］;發現了FcγRⅡa信號通路的關鍵組成部分－Src蛋白、Syk、PI3激酶、ERK－參與了中性粒細胞凋亡的調節。Fudala等發現FcγRⅡa和src族激酶類之間相互作用會引起SYK－酪氨酸激酶、PI3激酶、Akt蛋白、或ERK激活，導致抗細胞凋亡蛋白Bcl－X L水平增加，抑制凋亡前體蛋白Bax和Bak，激活caspase 3和caspase 9，從而引起中性粒細胞凋亡的抑制。

2.3 內皮細胞中IL－8的作用:抗IL－8復合體研究也涉及內皮細胞。Krupa等研究了人類及小鼠的肺和人臍靜脈內皮細胞，發現抗IL－8復合物通過與FcγRⅡa相互作用促進人臍靜脈內皮細胞促炎表型［26］。人臍靜脈內皮細胞激活后，通過增加ERK、JNK、Akt的磷酸化可增強nuclear factor－κB(核轉錄因子κB)核轉位［26］。該復合物上調了細胞間黏附分子－1(ICAM－1)在臍靜脈內皮細胞的表達，同樣在小鼠肺內皮細胞中也可檢測到ICAM－1水平升高。肺泡腔內產生的免疫復合物引發了肺損傷，ICAM－1表達在C鏈缺陷的小鼠肺中沒有變化，因為缺乏與免疫復合物相互作用的受體［26］。之前研究發現抗IL－8復合物與ARDS患者肺組織中FcγRⅡa有關但沒能明確指出哪些細胞與復合物相互作用。而此次研究評估了人體對照組和ARDS組織內皮細胞中存在的復合物，通過把CD34作為內皮細胞標記物，評估IL－8和FcγRⅡa共區域化來進行檢測該復合物［26］:發現IL－8與FcγRⅡa共定位在ARDS肺組織中，表明抗IL－8復合物與ARDS肺組織中內皮細胞可產生相互作用。雖然FcγRⅡa也確認在正常肺組織存在，但IL－8的共區域化在IL－8和FcγRⅡa之間是最弱的［26］。研究還觀察到ARDS患者肺組織中陽性染色復合物中內皮細胞的ICAM－1表達升高［27］。活化的內皮細胞上出現復合物與FcγRⅡa的相結合，表明復合物與ARDS患者肺內皮細胞發生相互作用，表現出促炎活性，從而增加患者炎性反應嚴重程度［27］。

2.4 其他相關研究:和抗IL－8抗體復合物、FcγRⅡa有關信號通路蛋白參與ALI/ARDS的研究也在進行。有些途徑，目前正在探索:例如Fudala等發現，核因子－κB和Fos相關抗原1(激活蛋白1家族中一員)在ARDS患者肺組織中升高［28］，表明持續研究促炎信號涉及核因子－κB引起上皮細胞功能紊亂和細胞凋亡，包括炎癥級聯反應分子(如細胞因子和黏附分子)可能對ALI患者有益。中性粒細胞α防御素在大鼠中［29］證明可通過脂蛋白相關受體介導毛細血管上皮屏障功能喪失引起ALI。在這一領域繼續研究可能會出現潛在的新方法干預ALI。

ALI/ARDS研究中其他潛在、富有成效的途徑包括，擴大非ALI/ARDS患者的研究，比如組織型纖溶酶原激活物［30］，粒細胞/巨噬細胞集落刺激因子［31］，和n－甲基－d－天門冬氨酸受體1［32］在ALI/ARDS患者中的作用等。

展望:肺癌的治療最近幾年經歷了一場分子革命，人們對間質性肺疾病的認識也有了顯著的提高。然而，ALI治療及預后的研究沒有明顯進展。即便如此，ALI分子研究進一步進行中。2010年，Ware等在ALI的研究中測驗了一種ALI臨床預測指標結合體和生物學標志物［27］，發現IL－8和表面活性劑的活性蛋白D表現最佳，支撐了他們的觀點即急性炎性反應和肺泡上皮損傷是肺損傷的重要病理機制［33］。總之，未來ALI的分子研究，包括中性粒細胞和IL－8的作用，可能會給ALI/ARDS提供基于分子基礎的治療方法，可能會降低、減緩或阻止疾病的進展，最終明顯降低ARDS的死亡率。

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