一氧化氮在胸膜疾病中的研究進展

王肖宇 肖敏 申永春 文富強

一氧化氮(Nitric oxide, NO)是一種氣體分子，是一種不穩(wěn)定的生物自由基，常溫下為氣體，微溶于水，具有脂溶性。NO 作為自由擴散的信號分子，參與多種病理生理過程，介導(dǎo)多種生物學作用，主要包括：作為氣道神經(jīng)遞質(zhì)，舒張氣道平滑肌，擴張氣管；催化環(huán)磷酸鳥苷生成，使血管平滑肌舒張，降低血管壓力；抑制血小板聚集，發(fā)揮抗凝作用；在宿主防御方面，當巨噬細胞被激活時可產(chǎn)生大量NO及其他炎癥介質(zhì)，殺傷細菌及腫瘤細胞；在炎癥調(diào)控方面，一方面NO可以抑制中性粒細胞聚集，減少黏附分子表達，發(fā)揮其抗炎作用，同時還可調(diào)控炎癥細胞凋亡，上調(diào)促炎細胞因子的產(chǎn)生，放大炎癥反應(yīng)[1-3]。研究發(fā)現(xiàn)NO參與了諸多臨床疾病的發(fā)病與進展，在心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、炎癥性疾病、免疫性疾病、腫瘤性疾病等臨床疾病中發(fā)揮著重要的作用，其基礎(chǔ)研究與臨床運用日益得到重視[1-3]。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)NO與呼吸系統(tǒng)疾病關(guān)系密切，NO可顯著調(diào)節(jié)支氣管平滑肌張力、肺血流量和其他生理過程，如局部宿主防御、氧化應(yīng)激、氣道黏液生成、表面活性物質(zhì)功能和肺發(fā)育，參與一系列呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病與臨床評估[4-5]。呼出氣中的NO水平與氣道炎癥及氣道高反應(yīng)性密切相關(guān)，在支氣管哮喘、慢性咳嗽、上氣道疾病、慢性阻塞性肺疾病甚至少見氣道疾病的診斷和治療中發(fā)揮了重要作用[6]。最近發(fā)現(xiàn)NO與博萊霉素誘導(dǎo)的肺纖維化的發(fā)病機制有關(guān)，特發(fā)性肺纖維化患者肺泡NO顯著升高，并與該病的嚴重程度相關(guān)[7-8]。吸入NO可用于部分急性肺損傷或急性呼吸窘迫綜合征患者，可短暫改善氧合，用于這類患者的治療[9]。此外，NO在肺動脈高壓的發(fā)病機制中也發(fā)揮著重要作用，吸入NO 有助于新生兒持續(xù)肺動脈高壓、心臟術(shù)后肺動脈高壓患者的治療[10-11]。

目前，關(guān)于NO在胸膜疾病中的研究仍然較少，少數(shù)的研究探索了NO與胸膜疾病如結(jié)核性胸膜炎、肺炎旁胸腔積液、惡性胸腔積液、惡性胸膜間皮瘤之間的關(guān)系[12-13]，本綜述旨在總結(jié)關(guān)于 NO 在胸膜疾病中的病理生理作用的研究現(xiàn)狀，為其進一步的基礎(chǔ)研究與臨床運用提供最新的研究證據(jù)。

一、NO與結(jié)核性胸膜炎

結(jié)核性胸膜炎是結(jié)核病的重要肺外表現(xiàn)，巨噬細胞通過誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)產(chǎn)生的NO在抵御及殺滅包括結(jié)核分枝桿菌在內(nèi)的病原微生物中起重要的作用[14-15]，研究發(fā)現(xiàn)NO對于結(jié)核感染導(dǎo)致的巨噬細胞的轉(zhuǎn)錄組改變具有較大的影響，NO一方面通過正向調(diào)控HIF-1α促進結(jié)核感染導(dǎo)致的基因改變，促進炎癥反應(yīng)，另一方面NO抑制NF-κB信號通路的激活，限制過度的炎癥反應(yīng)，在結(jié)核感染導(dǎo)致的嚴重免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[16]。那么NO與結(jié)核性胸膜炎的關(guān)系如何呢？

在不同類別的結(jié)核病患者中觀察到 NO的水平具有異質(zhì)性，外周血分離的單核細胞中NO的產(chǎn)生在結(jié)核性胸膜炎患者中最高，在粟粒性結(jié)核病中最低，這可能是由于后者病理學的保護性先天免疫反應(yīng)的缺陷逐漸增加[17]。NO是否對結(jié)核性胸膜炎具有一定的診斷價值目前尚未有標準的答案，國內(nèi)外的研究均發(fā)現(xiàn)對于胸腔積液的患者，滲出液(結(jié)核性胸膜炎/惡性胸腔積液)中NO水平均高于漏出液，但是結(jié)核性胸膜炎與惡性胸腔積液組之間的胸水NO水平未見明顯差異,對于結(jié)核性胸膜炎的診斷價值有限[18-19]。需要注意的是，這些研究發(fā)表時間較早，還需要更多的研究證實與探索NO對結(jié)核性胸膜炎的標記物功能。

進一步的機制研究發(fā)現(xiàn)，NO 是由 L-精氨酸作為前體合成的，精氨酸-NO 通路可能與結(jié)核性胸膜炎的發(fā)病機制有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)結(jié)核性胸膜炎患者胸腔積液中精氨酸活動性下降，NO升高，精氨酸酶活性降低可能導(dǎo)致精氨酸累積，導(dǎo)致免疫細胞和間皮細胞合成 NO 增強，這反映了結(jié)核性胸膜炎的宿主防御機制[20]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，TLR-2參與了BCG和H37Rv介導(dǎo)的胸膜間皮細胞的NF-κB與MAPKs信號通路激活，TLR-2敲除后通過調(diào)節(jié)iNOS下調(diào)胸膜間皮細胞NO的產(chǎn)生，TLR-2介導(dǎo)的NO信號通路可能在結(jié)核性胸膜炎的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要的作用[21]。結(jié)核性胸膜炎患者的胸膜損傷修復(fù)機制復(fù)雜，研究發(fā)現(xiàn)TGF-β可以抑制大鼠胸膜間皮細胞iNOS的表達進而抑制NO的合成，NO在結(jié)核性胸膜炎的胸膜組織損傷與修復(fù)中可能發(fā)揮著一定作用[22]。國內(nèi)的研究提示，NO 在胸膜局部大量合成，參與胸膜組織的損傷及胸水滲出過程，加重炎癥反應(yīng)和成纖維細胞增殖，促進局部纖維化形成。因此胸膜腔內(nèi)NO 的大量生成可能是誘發(fā)結(jié)核性胸膜炎胸膜纖維化形成的因素，糖皮質(zhì)激素可能通過調(diào)控NO產(chǎn)生抑制結(jié)核性胸膜炎胸膜纖維化[23]。整體而言，NO與結(jié)核性胸膜炎的研究仍相對較少，還需要更多的研究來進行探索NO在結(jié)核性胸膜炎中的標志物潛能以及在胸膜損傷修復(fù)中的潛在機制與干預(yù)靶點。

二、NO與惡性胸腔積液

惡性胸腔積液(Malignant pleural effusion, MPE)指原發(fā)于胸膜的惡性腫瘤或者其他位置來源的惡性腫瘤轉(zhuǎn)移至胸膜導(dǎo)致的胸腔積液，臨床上以后者較為常見，如肺癌、乳腺癌、胃腸道腫瘤的轉(zhuǎn)移均可導(dǎo)致MPE的產(chǎn)生[24]。既往的研究均發(fā)現(xiàn)，NO在MPE患者胸腔積液中的濃度最高[18-19]，提示NO與MPE密切相關(guān)，但是與結(jié)核性胸膜炎相比并未觀察到顯著差異，后續(xù)發(fā)表的研究亦提示NO可能不適合用于以淋巴細胞為主的胸腔積液的鑒別診斷[25]，其診斷標志物功能還需要進一步研究。在MPE的產(chǎn)生過程中，VEGF介導(dǎo)的新生血管形成是MPE產(chǎn)生的重要的原因，多個研究發(fā)現(xiàn)NO可以促進VEGF的表達[26]，NO介導(dǎo)的VEGF信號通路可能是MPE產(chǎn)生的重要原因。此外NO作為膜通透性介質(zhì)的功能可能與胸膜的淋巴吸收相關(guān)，在癌癥轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮作用，因此調(diào)控NO可能有助于MPE的控制。在利用黑色素瘤細胞構(gòu)建的小鼠腫瘤轉(zhuǎn)移模型中，與野生型小鼠相比，iNOS敲除小鼠的肺部轉(zhuǎn)移瘤較少，形成的胸腔積液量也較少，同時也伴隨著VEGF表達的下降[27]。但是新近的研究發(fā)現(xiàn)，在iNOS敲除小鼠構(gòu)建的MPE模型中，在胸腔積液與血清中均未檢測到NO表達下降，但是與WT小鼠相比, iNOS敲除小鼠的胸膜血管通透性增強, 胸水量增加, 生存期縮短, 證實了NO通過影響MPE小鼠胸膜血管通透性而抑制MPE的形成。同時NO可促進Th1細胞的分化并抑制Th17細胞的分化, 從而調(diào)節(jié)MPE中Th1/Th17細胞免疫反應(yīng)[28]。這些研究提示NO在MPE中的作用機制是復(fù)雜的，可能與不同的腫瘤類型誘導(dǎo)MPE相關(guān)，未來還需要進一步的研究進行探索。

三、NO與惡性胸膜間皮瘤

惡性胸膜間皮瘤是原發(fā)于胸膜、侵襲性高的惡性腫瘤，臨床表現(xiàn)與侵襲行為有關(guān)，如果治療不及時，中位生存期較短，臨床預(yù)后欠佳[29]。免疫組化研究發(fā)現(xiàn)iNOS在惡性胸膜間皮瘤中的表達明顯上調(diào)[30]，提示了NO在惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用。那么NO在惡性胸膜間皮瘤中是如何調(diào)控的呢？石棉暴露是惡性胸膜間皮瘤最重要的危險因素之一，研究發(fā)現(xiàn)石棉通過NF-κB途徑激活 iNOS，另一方面通過直接磷酸化下調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)，從而上調(diào)NO的產(chǎn)生[31]。石棉還可以通過抑制Rho信號通路上調(diào)間皮瘤細胞中NO的產(chǎn)生[32]。這些研究提示NO與惡性胸膜間皮瘤的產(chǎn)生與臨床進展密切相關(guān)。在機制研究中，基礎(chǔ)研發(fā)發(fā)現(xiàn)，NO參與了低溫等離子體激活的林格氏乳酸鹽介導(dǎo)的惡性間皮瘤細胞的鐵壞死，低溫等離子體激活的林格氏乳酸鹽暴露通過瓜氨酸-NO循環(huán)誘導(dǎo)NO的產(chǎn)生，進而參與惡性間皮瘤細胞的鐵壞死，參與惡性間皮瘤的病理生理學進程[33]。臨床研究方面，胸腔內(nèi)注射IL-2是治療惡性胸膜間皮瘤的一種臨床方法[34]。一項臨床探索了NO在IL-2治療惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用與機制，該研究納入12例惡性胸膜間皮瘤患者，檢測了IL-2治療前、治療24小時、48小時后胸腔積液NO水平，研究發(fā)現(xiàn)胸腔內(nèi)注射IL-2治療后，胸腔積液中的NO水平隨著時間的推移逐漸降低，提示NO可能參與了IL-2介導(dǎo)的抗惡性胸膜間皮瘤效應(yīng)[35]。靶向NO有可能為惡性胸膜間皮瘤的治療尋找到潛在的新型干預(yù)方式與藥物。

四、NO在胸膜疾病診治中的臨床展望

整體而言，目前關(guān)于NO在胸膜疾病中的研究仍然相對較少，相應(yīng)的機制與臨床研究仍不夠深入，在未來的研究中，在如下方面需要注意加強研究。第一，繼續(xù)充分探索NO的標志物功能，NO在結(jié)核性胸膜炎、MPE患者的胸腔積液中濃度升高，是否對相應(yīng)的疾病具備臨床鑒別診斷價值，或者對不同病因?qū)е碌腗PE亞組是否具有診斷價值，對臨床治療反應(yīng)是否具有預(yù)測價值，對臨床預(yù)后是否具有評估價值，目前尚沒有足夠多的研究證據(jù)來回復(fù)這些問題，還需要更多高質(zhì)量的研究證據(jù)來探索；第二，圍繞著NO及其相關(guān)信號通路，探索靶向NO的胸膜疾病治療新方法，既往研究證實了NO在結(jié)核性胸膜炎、MPE、惡性胸膜間皮瘤中的潛在作用，NO可能是治療上述胸膜疾病的重要載體，靶向NO及其相關(guān)信號通路可能是治療胸膜疾病的重要手段。但是需要注意的是，NO的生理學功能具備雙面性，同時具備抗炎與促炎的作用，如何精準調(diào)控NO的表達與釋放治療胸膜相關(guān)疾病還需要深入的探索。

綜上，NO通過調(diào)節(jié)各種生理和病理生理功能在胸膜疾病中發(fā)揮著重要作用，既往在該領(lǐng)域開展的研究工作很少，需要進一步的研究，探索關(guān)于檢測NO或靶向 NO途徑用于胸膜疾病診斷和治療管理的可行性。