1 ,6-二磷酸果糖对急性肺损伤保护作用的研究进展_百替生物

1,6-二磷酸果糖对急性肺损伤保护作用的研究进展薛庆亮汪建新急性肺损伤（ALI）是败血症和创伤性体克等疾病常见的并发症，一般认为，（ALI）是机体过度炎症反应的结果，其主要病理改变是肺泡上皮和肺血管内皮广泛破坏，肺毛细血管通透性增加，并由此引起肺泡和间质水肿。

ALI的严重阶段称为急性呼吸窘迫综合征（ARDS），是急性呼吸衰竭高死亡率和危重病患者死亡的主要原因。

患者的死亡率在过去的10-15年中虽有下降，但迄今仍高达30%~40%。

1,6-二磷酸果糖（FDP）是常用的损伤保护性药物，具有多种生物学作用。

本文着重概述FDP的生物学作用及其对ALI的保护作用。

1FDP的生物学作用FDP是细胞内糖代谢的中间产物，常用于脑、心脏、肝脏缺血再灌注损伤、内毒素损伤和体克的保护性治疗。

近年研究发现，其在内毒素肺损伤方面亦有显著的保护作用[1，2]。

FDP的主要生物学作用包括：①增强磷酸果糖激酶（PFK）的活性，增加细胞内高能基团重建，使细胞内高能磷酸储量增加，产生ATP，供给细胞更多的能量，从而改善细胞内的能量代谢。

②保护红细胞的变形能力和抗溶血能力，降低血液黏滞度，改善外周血管微循环;使红细胞氧解离曲线右移，有利于红细胞向组织释放氧，有利于组织获得更多的氧，使酸性代谢产物减少。

③稳定细胞膜、溶酶体膜和线粒体膜等多种膜结构。

④抑制氧自由基的产生和脂质过氧化。

⑤抑制诱导型一氧化氮（NO）合成酶，减少NO的产生。

⑥抑制肿瘤坏死因子（TNF）和白介素1β（ＩＬ-１β）产生。

⑦减少钙离子内流，抑制钙超载。

2FDP对ALI的保护性机制2.1改善细胞能量代谢细胞大量坏死是各种损伤的后果，减少细胞坏死对减轻损伤具有积极意义。

ALI病理生理过程中，肺组织和肺微循环内皮系统缺血缺氧明显，有氧氧化受抑，糖酵解成为供能的主要方式，但糖酵解可产生大量的乳酸。

糖代谢限速酶之一磷酸果糖激酶（P KF）对细胞内pH值敏感，易被酸中毒阻滞，造成能量缺乏，而能量缺乏则是组织细胞受损伤时死亡的重要原因。

Ehringer等[3—6]研究发现，外源性FDP可通过被动扩散和双羧基载体等形式进入细胞内，而且能以完整的分子形式通过细胞膜，并不损伤细胞的活性和功能。

还有学者报道，采用13C磁共振技术间接证实经13C标定的：FDP可进入细胞内。

外源性FDP 可绕过糖代谢阻滞区进入糖酵解，作为糖代谢直接底物提供能量，并可直接刺激PFK促其复活，同时提高丙酮酸激酶（PK）活性，增进细胞对糖的摄取和利用。

但也有学者基于磷酸糖不能穿过细胞膜和FDP因含有磷酸基团而属于极性分子等观点，认为外源性FDP不能被细胞摄取，但可作用于细胞膜，刺激H+-K+交换，促进细胞内H+排出，提高细胞内pH值，间接恢复PFK和PK的活性，聚增细胞内高能磷酸池，产生大量的ATP。

既往研究发现FDP 能增加细胞内的二磷酸甘油酸（DPG），有益于红细胞向组织供氧，减轻细胞损伤。

目前，虽然在FDP改善细胞能量代谢及葡萄糖的利用机理方面仍有争议，但F DP通过上述可能机制保护体克、缺氧、缺血、内毒素损伤等状态下的细胞、改善细胞功能已得确认。

FDP改善细胞能量代谢具有特异性，其它具有相似结构的磷酸糖、果糖与无机磷酸根离子的混合物均不具有此作用。

2.2膜稳定作用细胞膜和细胞器的膜性结构损伤是细胞向不可逆性坏死发展的重要因素之一。

细胞膜损伤时，跨膜离子转运异常，膜两侧的正常离子梯度不能维持，细胞内Na+增多，细胞水肿、溶解坏死；而细胞内Ca2+异常增多与细胞坏死和凋亡均有密切关系。

溶酶体膜损伤可造成溶酶体酶的释放，造成细胞和周围组织大量坏死，加重炎症反应。

线粒体膜损伤可造成氧化磷酸化等功能异常，加速细胞死亡。

目前已证实，FDP具有膜稳定功能，可通过对膜性结构的稳定作用减少细胞损伤坏死。

推测其膜稳定作用的机制可能有如下方面：①增加细胞内ATP，提供维持膜正常结构和功能所需的能量。

②FDP具有直接的抗氧化作用，防止膜磷脂氧化。

③FDP水解生成的无机磷可与Ca2+结合，降低细胞外Ca2+浓度。

2.3改善微循环ALI肺微循环病理改变主要为：血管内皮细胞损伤、坏死，微循环阻塞、血栓形成，毛细血管通透性升高，并由此引起肺间质和肺泡水肿。

肺含有大量的毛细血管网，易受到诸如缺血、缺氧及内毒素等因素的侵袭而形成微循环障碍，造成ALI,主要血流动力学特征是肺动脉高压。

凝血功能异常，肺微循环内血栓形成常见于各种类型的肺损伤[7]。

FDP通过对红细胞膜的稳定作用，可增强红细胞在毛细血管内的可通过性和变形能力，降低血液黏滞度，改善微循环。

FDP通过对血小板膜和白细胞膜的稳定作用，可减少血小板聚集及白细胞黏附，防止血栓形成。

FDP还可通过改善能量代谢和膜稳定作用减少血管内皮细胞损伤及坏死，改善肺微循环并降低毛细血管的通透性、减轻肺间质及肺泡水肿。

组织损伤时产生的组胺在增加血管通透性方面作用明显，FDP则可抑制组织损伤时组胺的释放。

另外，Takeuchi等[8]研究发现FDP具有的正性肌力作用，可提高心排出量，增加微循环灌流，进一步改善微循环。

肺微循环改善对减轻ALI具有重要意义。

2.4抑制氧自由基产生中性粒细胞（PMN）在ALI发病机制中占有重要地位，PMN在肺血管床的大量扣押及激活是ALI的重要始动因素之一。

正常情况下，呼吸爆发是PMN杀灭外来病原体起防护作用的重要方式。

但在缺血再灌注损伤、内毒素损伤等病理情况下，被激活的PMN则以呼吸爆发的形式产生大量氧自由基造成周围组织损伤。

同样情况下，血管内皮细胞中的黄嘿吟氧化酶（X0）系统促进了高水平氧自由基的形成。

Quinlan等发现ALI患者血浆中有明显的高水平氧自由基造成脂质和蛋白质损伤的证据，提示了氧自由基在ALI中重要作用。

FDP抑制氧自由基可能通过以下方式：①稳定细胞膜、溶酶体膜等膜性结构，防止白细胞黏附激活产生超氧化物。

②改善能量代谢，提供更多的ATP。

③抑制Ca2+内流。

抑制黄嘌呤氧化酶转化为黄嘌呤脱氢酶[2]⑤ATP在酶的作用下分解生成腺苷，后者则作用于PMN的A2受体抑制氧自由基产生。

Markov等实验发现FDP还具有直接的抗氧化作用，抑制氧自由基的产生，保护氧自由基清除酶，抑制由氧自由基诱发的脂质过氧化物的产生。

2.5抑制炎症介质释放TNF和ILIp是ALI过程中重要的前炎症细胞因子，主要由单核巨噬细胞识别信号后产生，协同核因子-KB启动炎症级联反应引发炎症反应综合征。

二者的过度分泌是ALI发病的重要始动因素。

减少二者分泌或对抗其作用可明显减轻ALI的程度。

巨噬细胞活化过程可分为两个阶段，在反应阶段主要是吞噬能力增强，而后续的过度活化阶段中吞噬能力降低，主要分泌炎症介质参与炎症损伤。

Ta maki等[9]发现FDP可通过膜稳定作用和降低细胞内Ca2+浓度，抑制巨噬细胞过度活化，减少TNF，IL-1β分泌。

一氧化氮（NO）是体内一种重要的生物介质，肺部多种细胞均可产生NO。

诱导型一氧化氮合酶（iNOS）合成的NO与ALI发病关系密切，其m RNA在ALI时大量表达。

目前研究认为NO主要从两个方面损伤肺组织细胞：ONO与细胞内一些酶的活性中心的金属离子结合，使酶失去活力，抑制三羧酸循环、线粒体呼吸链电子传递和DNA合成，从而发挥其直接细胞毒作用，致使细胞死亡。

①NO与氧自由基结合产生毒性更强的自由基ONOO-参与肺损伤；ONOO-还能作为硝化剂与蛋白质作用产生硝化酪氨酸残基，损伤肺组织蛋白质。

Edd。

等[10]。

发现鼠肺泡巨噬细胞经FDP预处理后再用脂多糖刺激，其诱导型NOS的m RNA量明显低于非FDP处理组，推测FDP可抑制脂多糖刺激的巨噬细胞的诱导型NOS 的m RNA表达。

而Edd。

等学者的实验更多的是证实FDP通过加速诱导型NOS m RNA的降解而使诱导型NOS mRNA的量减少，因为实验发现FDP对促进诱导型NOSmRNA合成的启动因子NF-KB无作用。

其具体促进诱导型NOSmRNA降解机制目前尚不清楚。

而FDP 抑制诱导型NOS m RNA合成可能是通过NF-KB以外的机制。

FDP通过抑制炎症介质分泌间接抑制诱导型NOS m RNA合成是可能机制之一。

另有一些学者报道FDP有增加NO产量的作用，目前尚无确切的结论性证据证明此点。

2.6改善电解质及酸碱平衡酸中毒见于各种类型的ALI，组织缺血缺氧产生的酸中毒可严重影响细胞功能。

Markov等[11]研究发现FDP能促进受损细胞Na+-K+-ATP酶活性的恢复。

Na+-K+-ATP酶活性增加有利于损伤时细胞膜两侧离子的正常转运，促进K+内流和Na+外流。

FDP与细胞膜作用还可促进细胞内H+的外流。

膜两侧离子正常转运的维持有助于减轻细胞内水肿和细胞内酸中毒，以利于细胞维持正常结构和功能，促进修复。

Ca2+在细胞内信号传导方面起重要作用。

细胞受损时，细胞膜对Ca2+的通透性增高，大量Ca2+涌入细胞内造成钙超载，钙超载可造成线粒体功能障碍、磷脂酶激活、促进氧自由基生成、炎症介质释放等多种危害，严重影响细胞的结构和功能，是促进组织细胞损伤坏死和凋亡的重要因素之一。

Galzigna等研究发现,FDP可减少Ca2+内流，并具有Ca2+拮抗作用。

国内亦有学者在研究哮喘时发现FDP可直接抑制Ca2+引起的气管条收缩。

FDP的Ca2+拮抗作用与其水解产生的无机磷关系密切，后者可与Ca2+结合，明显降低细胞外Ca2+浓度。

Na+-Ca2+交换体和Ca2+-ATP酶在FDP改善能量供给的情况下亦可促进细胞内的Ca2+外流。

3FDP的毒副作用与临床应用展望健康志愿者输注FDP250mg/kg后，5分钟内血浆浓度达770ug/ml，半衰期约为10-15分钟，能通过血管向组织分布。

FDP安全性高，在其安全范围内无明显毒副作用。

在20多年的有关FDP的动物和临床实验中未发现其有明确的毒副作用。

实验用兔的致死量为5.8g/ kg。

Vexler等[12]在研究F DP的毒副作用时，给实验鼠一次静注4000mg/kg而未发现损伤或毒性反应，此剂量为FDP在成人有效作用剂量的10倍左右。

FDP可水解成无机磷，其毒副作用似乎与大量FDP水解后产生的大量无机磷有关。

临床应用时，对高磷酸血症及肾衰患者应禁用。

FDP临床应用广泛，研究发现其对重要脏器的缺血再灌注损伤、内毒素损伤以及体克等都具有良好的治疗效果。

FDP安全性高，临床应用有较好的经验，其多种生物学作用对ALI具有较强的针对性。

FDP的基础与临床研究提示其在ALI的临床治疗方面具有良好前景。

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