026_内毒素休克时肺动脉高压发生机制的研究进展
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圄外医学呼吸系统分册2000印第20卷第2期026内毒素休克时肺动脉高压发生机制的研究进展
河北医科大学病理生理教研室(050017)孟爱宏综述凌亦凌王殿华审校
摘要内毒素休克时急性肺损伤的早期表现有肺动脉高压。
近年来的研究显示内皮细胞、中性粒细胞、体
液因子及信号转导机制、肺血管构形重建等参与内毒紊休克时肺动脉高压的形成,本文将就这方面的研究进展做
一简要综述。
关t词内毒索休克;肺动脉高压;体液因子;信号转导
实验和临床研究表明,肺动脉高压(pulrrlon∞rarteryhypertension,队H)是内毒素休克或败血症时急性肺损伤的早期主要表现之一。
PAH可以促进肺间质水肿、肺机能障碍、甚至呼吸衰竭的发生。
然而PAH的发病机制迄今尚未完全阐明。
本文对内毒素体克时PAH形成机制的某些进展傲一综述。
l肺血管内皮细胞功能障碍
肺血管内皮细胞能释放多种收缩和舒张物质。
许多血管活性物质由内皮细胞介导其作用。
肺血管内皮细胞对肺循环血管紧张性产生复杂的影响,肺脏对许多血管活性物质的摄取、降解和灭活起重要作用。
正常肺循环的低压低阻状态的维持与内皮细胞摄取和清除全身或局部释放的血管收缩物质有关_lJ。
肺血管内皮的功能障碍和损伤可能是内毒素导致PAH形成的关键因素。
Spath等(1994)报道,内毒素可致羊肺动脉压增高持续达24小时,同时在体外的研究表明体外肺血管内皮依赖性舒张抑制作用与体内肺动脉压增加程度密切相关,认为肺血管内皮依赖性舒张作用的减弱可促进内毒素所致的持续性PAH。
McIntyre等【2J报道注入内毒素6小时后分离大鼠的肺动脉环,对乙酰胆碱(acetylcholine,Ach)的反应降低,认为这种血管反应性改变亦可促进内毒素所引起的PAH。
sheridan等【31报道内毒素可导致肺血管内皮依赖性和非依赖性舒张功能障碍,而L一精氨酸能减轻内毒素诱导的内皮功能障碍。
新近报道L41内毒素的主要活性成分脂多糖(LPS,4旭/hd)与离体肺动脉孵育2小时可诱导肺动脉对苯肾上腺素(PE)的收缩反应明显增强,而对ACh的舒张反应明显减弱,这与内毒素休克时肺动脉压增高的体内情况一致,说明IJs本身对肺动脉的直接作用是内毒素休克时PAH的机制之一;肺动脉内皮细胞功能受损可能是肺动脉对PE收缩反应显著增强的原因;八肽胆囊收缩索(ccK一8)逆转了LPS对肺动脉的内皮依赖性舒张反应的抑制,说明O(、K一8具有直接保护肺内皮细胞的功能,该作用至少部分是在动物整体水平CCK一8发挥抗LI】S导致PAH的机制之一。
内毒素处理的大鼠肺动脉内皮细胞表现出明显的肿胀,细胞核变大、变圆,表面大泡形成,内皮细胞坏死及脱落”J。
也有研究【6j表明I,Ps诱导肺动脉内皮细胞凋亡,以下物质如一氧化氯(No)、70KI)a热休克蛋白(HsP70)、血红素氧化酶一l(Ho—1)、金属硫蛋白及Bcl-2可能对此有保护作用。
t
2中性粒细胞的作用
在内毒素所致PAH过程中,中性粒细胞粘附到血管内皮细胞并释放各种活性物质,加重内皮细胞功能障碍,在PAH发生机制中发挥重要作用。
Cirelli等【7J证实内毒紊血症时肺循环血管内中性粒细胞聚集。
Sheridan等【83研究表明内毒索致急性肺损伤时,肺血管内皮依赖性和非依赖性舒张作用减弱与明显的内皮细胞损伤及肺部中性粒细胞聚集有关。
用抗中性粒细胞血清、外源性L一精氨酸及吸人No可阻止内毒素诱导的肺中性粒细胞聚集和肺血管内皮细胞功能障碍【“。
内毒素可促进中性粒细胞及内皮细胞的粘附分子表达,因此中性粒细胞与内皮细胞的牯附作用会加重内皮细胞损伤,从而引起肺血管舒张功能障碍。
中性粒细胞造成内皮细胞损伤,可能与其释放的介质,如活性氧、弹性蛋白酶或细胞因子等因素有关[…。
3体液因子的作用
3.1肿瘤坏死因子d(TNF—n)内毒素刺激引起单核/巨噬细胞产生大量的TNF—a,在内毒素休克时n~H形成机制中发挥重要作用。
TNF—a与内毒素对肺脏产生的复杂影响很相似,虽然TNF—a的合成和释放在内毒素注入后早期达到峰值,其后下降,但对肺血流动力学效应可持续很长时间。
给动物单独注入TNF—a可在早期引起显著且短暂的PAH,其后出现中等但持续的PAH。
这与内毒素休克时肺血流动力学改变相似i…。
TNF—a除本身引
万方数据
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起炎症反应外,还可诱导其它炎性细胞因子及前炎性介质增加,加重炎症性损伤,使血管内皮受损,血管张力调节机制紊乱。
TNF—n可能通过抑制肺动脉内皮依赖性舒张
作用而促进持续的PAH。
体内外动物实验表明,TNF—a处理使大鼠、牛肺动脉对Ach舒张反应减弱,且呈浓度依赖性【“。
TNF—a抑制内皮依赖性
舒张作用的机制还不清楚。
有研究认为TNF—a通过诱导内皮一自细胞粘附分子(ELw)的合成从而抑制内皮衍生舒张因子(EDRF)。
用cvdoheximide抑制新蛋白的合成,可逆转TNF一口的抑制内皮依赖性舒张作用。
TNF—a抑制内皮依赖性舒张的作用还可能与中性粒细胞介导或激活内皮细胞蛋白激酶C(PKC)有关。
此外,TNF—a抑制血管内皮细胞固有型No合成酶(cNoS)基因表达.缩短cN()SmRNA的半衰期,使cNos减少.这种作用呈时间和剂量依赖性。
这也可能是TNF一口抑制内皮依赖性舒张作用机制之一_l…。
3.2内皮索(∞dothelin,ET)ET是1988年从猪内皮细胞提取出来的一种由22个氨基酸残基组成的血管活性肽,是目前已知收缩能力最强的血管活性物质。
ET和血管平滑肌细胞表面ET—A受体结合介导血管收缩,这一过程的信号转导机制可能包括细胞内外的钙移动、PKC激活及腺苷酸环化酶的抑制;当ET与内皮细胞表面ET—B受体结合时,可促进EDRF或前列环素(PGI,)释放,引起血管舒张…。
lE常情况下E11及其受体稳定有助于肺血管收缩与舒张作用处于平衡状态。
ET在PAH发病过程中的作用表现在以下三个方面:①收缩肺血管作用;②直接刺激肺血管平滑肌和成纤维细胞增生;③和其它细胞因子产生协同缩血管作用。
已有研究表明内毒索休克时血浆I玎含量增加,与PAH的程度及维持时间平行…。
用ET—A受体拮抗剂b0∞ntanlllo及BMSl82874【121等可显著减轻甚至完全阻止内毒素休克时的持续性PAH,均提示ET参与内毒素休克时PAH的发生。
3.3血小板活化因子(plateletactivatingfactor,I】AF)PAF是实验性内毒素血症和临床败血症时释放的-种脂质介质,被认为是参与败血症性肺损伤时PAH形成的重要介质I”‘。
Sn印per等114j研究表明用PAF受体拈抗剂ABT299预处理注入内毒素的动物,可显著减轻内毒索所致的PAH,认为PAF在内毒素休克中发挥重要作用。
3.4血管紧张素Ⅱ(a驱ioteflsinⅡ,A一Ⅱ)休克状态时肾素血管紧张素系统高度激活,A一Ⅱ通过激活其G蛋白耦联受体收缩肺血管ft|。
最近有报道给猪注入内毒素后2小时,再注人A一Ⅱ的非肽I型受体拮抗剂10sartan,结果显示l【№rtan显著减轻内毒素诱导的I协H。
”j。
3.5花生四烯酸代谢产物多种刺激(包括LPS)可激活磷脂酶诱导花生四烯酸释放,花生四烯酸经环加氧酶途径生成前列腺素(PGs)和血栓素IAl(TⅪ毡),经脂加氧酶途径生成自三烯(I』、s)。
wblfgang等_16J研究表明内毒素增加血栓素介导的血管收缩反应,提示环加氧酶活性增强。
而TXA’的血管收缩能力比PGl2的血管舒张效应强。
PG氏可不依赖环加氧酶代谢途径产生,如败血症休克时由自由基催化花生四烯酸产生PGF2。
增加。
有研究表明PG卜、2。
对LPs处理大鼠的肺动脉环既有收缩又有舒张作用。
PGF,。
收缩作用是由于激活虹拴素受体,舒张作用可能与促进No释放有关,其舒张效能大约是Ach的50%。
因此,PGR。
的收缩或舒张作用何者占优势取决于其浓度和内源性产生的No水平。
在正常条件下,体内luF2n是一种血管舒张剂,但在败血症休克等情况下,足够浓度的PGK。
可产生血管收缩作用,从而促进败血症患者PAH的形成【17J。
3.6No及自由基的作用近年研究表明,肺脏疾病时肺内No的生成及其代谢也会发生改变。
新近报道给家兔静脉内注入LPS后,较早期阶段No对减轻内毒素引起的PAH起重要作用,而较晚的时期当iNoS诱生后释放的No则参与内毒素引起的肺组织炎症反应和肺损伤【”j。
内毒素休克时,自由基产生增加。
超氧阴离子((H)可灭活NO,改变钙离子水平、基因表达及组织生长从而抑制血管舒张作用【1…。
steinhorn等1201证实将No加到兔肺动脉外膜时比加到内膜产生的血管舒张反应小,认为外膜通过NAI)PH氧化酶产生大量O;,抑制No介导的舒张作用,内毒索使NO和Of生成增加,二者迅速反应生成过氧亚硝基(oNOO),后者的血管舒张效应较No弱。
有研究表明o;参与TNF—a诱导的PAH,(F使No失活,从而干扰Ach等介导的肺动脉舒张作用;给予超氧化物歧化酶(SOD)可减轻Ach介导的肺动脉舒张的抑制作用,减轻PA“2l|。
4信号转导机制
4.1丝裂素激活蛋白激酶(MAPK)MAPK家族至少包括四个亚族:ERK、JNK、p38和ERK5。
在测定∞8活性和细胞因子产量的相关性研究中,使用
万方数据
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p38特异抑制剂班Km2190,证实p38在细胞因子产生中起着重要的调节作用,而细胞因子如1忡一口
等在内毒索休克时PAH发生机制中起重要作用。
LPS通过磷酸化激活P38,激活的P38通过磷酸化转录因子增加TNF—n基因转录活性,是内毒素休克时’rNF—a生成增加的一个重要机制【22J。
4.2结合x基因核转录因子(NF—KB)内毒素作
用于巨噬细胞、血管内皮细胞及淋巴细胞等多种靶细胞,产生TNF、lL一1。
细胞间粘附分子、氧自由基等,均可促进1)AH的发生。
这些因素均可激活NF~小,而NF一出可诱导炎性细胞因子的表达及前炎性介质的产生,是机体重要的促炎因素。
新近研究【23J表明NF~出在肺动脉平滑肌iNOS诱生中起信息传递作用,可推测阻断NF一出激活可减轻内毒素休克时肺的炎症反应;cCK一8有抗内毒素休克时PAH的作用,实验发现OCK一8具有抑制LPs诱导的NF—KB活性作用,进一步证实a:K一8抗内毒素休克时PAH的分子机制。
4.3环核苷酸(c”licnucleotides)环核苷酸在调
节肺血管紧张性中发挥重要作用。
环鸟苷酸
(cGMP)是No介导肺血管舒张作用的主要的第二信使。
环腺苷酸(cAMP)是pGl2、降钙素基因相关肽(()阱咿),血管活性肽(vIP)等许多血管舒张剂舒张肺血管作用的中心环节。
外源性cGMP和c枷P本身是有力的肺血管舒张剂……
许多研究表明给动物注入LPS,可引起肺部
NO/((;^但信号转导系统功能障碍.2J,从而导致内皮依赖性和非依赖性cGMP介导的肺血管舒张功能障碍。
促进PAH形成。
Scott等L24’报道U丐预处理培养的大鼠肺动脉平滑肌细胞使可溶性鸟苷酸环化酶(《£)mRNA及蛋白含量下降,认为LPS是在酶的活性、量及mRNA水平影响cGl心合成。
Sheridan等【81采用IBMx(1nⅢd,30嘶n)体外抑制肺动脉环的ph∞phodiestel_ase(PDE)的方法,减轻内毒素诱导的cGMP介导肺血管舒张机制的减弱,提示用PDE抑制的方法促进《抖舻产生和阻止cGMP代谢,可能提供一种克服ALI时血管舒张功能障碍的治疗途径。
McIntyre等【”j报道内毒素通过抑制cA^伊产生而抑制肺动脉舒张,这种肺动脉舒张的抑制可能促进ALI时的PAH。
4.4蛋白激酶(pmteinklnaSe)cAM旷和cGMP依赖性蛋白激酶参与肺血管舒张作用。
而蛋白激酶c(PKC)是另一类蛋白激酶。
PKC参与肺血管平滑肌兴奋一收缩的信号转导过程。
PKC的激活对肺血管具有直接收缩作用。
TNF—q激活肺动脉内皮细胞的PKC,PKc激活可诱导:①血管反应性改变;②肺水肿;③中性粒细胞粘附到内皮细胞;④中性粒细胞产生Ot增加;⑤N(】s活性下降。
因此PKC激活介导TNF—n诱导的啼血管反应性改变L”J。
PKc激活还可促进肺血管平滑肌增生,加速肺血管构形重建,最终促进PAH的形成。
4.5肺血管构形重建(pul“均naryvaScularremodeliflg)Lambem∞nt等1999年研究r内毒素休克时PAH的形成机制,认为早期是由于近端啼动脉的收缩,而晚期是由于远端肺J血管顺应性下降,而肺血管顺应性的变化与其构形重建有密切的关系。
败血症时肺血管构形重建可促进PAH形成。
Khoury等【”1报道内毒素在体外对肺动脉外膜细胞是一种直接的有丝分裂原,且可诱导外膜细胞收缩,败血症早期肺组织中的内毒素可能直接促进血管重建。
肺血流动力学改变可以导致肺血管结构异常,但后者也可单独发生。
内皮相关因子(如EDRF、EDHF)和内皮损伤在此过程中起重要作用。
内皮结构和功能的改变导致屏障功能丧失,某些因子从内皮和内皮下释放入血,刺激平滑肌细胞增殖和内源性血管弹性蛋白酶释放,使弹性蛋白和基质蛋白降解,促进血管重建,一些弹性蛋白酶抑制剂可阻止或减轻PAH和血管重建过程mJ。
细胞外基质(EcM)可调节肺血管平滑肌(PvsM)的基础张力,也可调节对血管收缩剂的反应性,ECM的这种作用可能是通过调节信号转导或改变静息机械张力.从而直接增加血管张力。
PvSM细胞与ECM结台的程度可显著增加PvsM的收缩性,二者接触增加也可提高PVSM对血管收缩剂的敏感性,因此形成正反馈,促进PAH形成”…。
总之.内毒素致PAH的发病机制t分复杂,各种机制相互作用,一种机制的去除可能由另一种机制代偿。
因此尚需全面探讨,以利于开发临床治疗败血症休克时肺动脉高压的新方法。
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046儿童哮喘的两个亚表现型【英1/Ha-∞∞…//AmJRespirCritca陀Med.一l帅_9,1砷.一5“一570
哮喘不是单一的疾病。
遗传学研究显示,哮喘是一种具有遗传模式的复杂性疾病。
作者在美国图森西南沙漠地区发现链格孢子是引起生长在浚地区儿童哮喘的唯一敏感的过敏原,然而该地区6岁的哮喘儿童仅有一半是由链格孢子过敏引起的,因此作者推铡儿童哮喘可能存在有两种表现型,并在美国图森地区儿童呼吸疾病研究中心进行研究来证实。
●
对象与方法对美国图森儿童呼吸疾病研究中心注册登记的1985年5月~1984年10月出生的1246例婴儿通过问卷调查,了解其父母的哮喘病史;随访3岁之前患F呼吸道疾病(LRIS)的发生和进展情况;了解喘息发作的年龄;喘息性LRls就医情况,在儿童到6岁和ll岁时再各进行间卷酬查一次。
这些儿童在年龄平均6岁时,对儿童和其父母进行皮肤划痕试验,采用屋尘螨,链格孢子,鸭茅草.轻率草,橄榄树,螺丝豆树.桑树等作为皮肤试验的过敏原,其中儿童有760人,母亲有776人,父亲有613人进行试验,红肿风团大于3眦n为阳性。
同时抽血测定血清总IgE水平,完成lgG检查者.儿童534人,母亲743人,父亲554人,l庙最低限为0.1IU/rnl。
结果既有6岁时的问卷记录,又有皮肤过敏原试验的74l侧儿童中链格孢子皮肤试验阳性(链格孢子阳性,的儿童年127人,占17.1%,其中31.5%的儿童(40人)发生哮喘,链格孢于皮肤试验阴性(链格孢子阴性)的儿童614人中虽仅有65%的儿童(40人)发生哮喘,实际哮喘人数二组相同。
两组在性别和母亲吸烟情况均差别。
链格孢子阳性哮喘儿童血清总I旺水平(平均219Iu/“)比链格孢子阴性哮喘儿童(平均72lu/州)高3倍(P=0叭).但都高于各自无哮喘的对照组的血清总IgE水平,链格孢子阳性的无哮喘组的血清总lzE平均为107Iu/hd(P=O02);链格孢于阴性的无哮喘组血清总I姬平均为26Iu/“(P<O001)。
链格孢子阳性的哮喘组对其它过敏原的阳性反应(85%)明硅高于链格孢子阴性哮喘组(30%,P<0.001)但与各自的无哮喘对照组比较无差别。
链格孢子阳性和阴性的两组哮喘儿童在3岁时患喘息性utIS发病率均高于各自的无哮喘组:链格孢子阴性哮喘组1岁前患喘息性LRIS的发病率比链格孢子阳性哮喘组l岁前患喘息性LRIs高两倍,(P=0.叭).而链格孢子阳性哮喘组在3岁时患喘息性LRIs发病率较高,链格孢子阴性哮喘组绝太多数哮喘是3岁前确诊;而链格孢子阳性哮喘组的哮喘确诊高峰期是3~4岁。
两维哮喘在11岁前的缓解率也不相同;链格孢子阴性哮喘组缓解率为39%而链格孢子阳性哮喘组为9%(P=00∞)。
父母的哮喘病史对两型哮喘的影响:在链格孢子阳性哮喘组中母亲有哮喘病史者53%的发生哮喘.父亲有哮喘病史者52%的发生哮喘;在链格孢子阴性哮喘组母亲有哮喘病史21%的发生哮喘,父亲有哮喘病史者仅有5%(2l/516)发牛哮喘。
采用逻辑回归方法分析,母亲和父亲的哮喘病史都有促进链格孢子阳性儿童哮喘形成的危险性(分别0R=3.4P=O,05;oR=3.9P=0.02)+母亲哮喘病史有促成链格孢于阴性儿童形成哮喘的危睑性(()R=4.3,P=0.呻2),父亲哮喘病史无促成链格孢子阴性儿童形成哮喘的危险性(OR=1.9P=0.8)。
结果作者根据上述研究结果,把儿童哮喘分为两个表现型,即链格孢子阳性哮喘型和链格孢阴性哮喘型,两型哮喘的区分如下:链格孢子阴性哮喘血清I娅水平较低.但与过敏原皮肤试验反应无关,在l岁前患喘息性LRIS的发病率较高,哮喘的发生时间较早,哮喘在11岁前的缓解率也较高。
然而两型哮喘的血清IgE水平均高于各自无哮喘的对照组。
链格孢子阳性哮喘形成的危险因素既受母亲哮喘的影响,又受父亲哮喘的影响,而链格孢子阴性哮喘形成的危险因素仅受母亲哮喘影响,而不受父亲哮喘影响.这种遗传方式不是非盂德尔遗传模式,就是环境的影响。
父母双亲对过敏原皮肤试验的敏感性和血清IgE水平与儿童哮喘的形成无明显的联系。
今后需深人研究这两型哮喘的机制和生物学基础。
(郭庭杰摘林默阉校)
万方数据。