N-乙酰半胱氨酸與急性肺損傷

1、N-乙酰半胱氨酸與急性肺損傷謝海輝 陳淼 朱昭瓊 余志豪遵義醫(yī)學(xué)院麻醉與危重醫(yī)學(xué)教研室 563003 摘要 氧化應(yīng)激、缺血再灌注損傷在急性肺損傷中的研究日益受到重視，近年研究顯示，N-乙酰半胱氨酸具有多種藥理作用，不僅是谷胱甘肽的前體，增加機(jī)體抗氧化能力，還可以直接清除自由基;減少花生四烯酸代謝產(chǎn)物和粘附分子產(chǎn)生，減少炎性細(xì)胞因子，抑制NO及其合成酶，保護(hù)蛋白酶抑制劑及肺泡型上皮細(xì)胞，并能下調(diào)NF-KB的表達(dá)等。在急性肺損傷的應(yīng)用具有廣闊的前景。關(guān)鍵詞：N-乙酰半胱氨酸 氧化應(yīng)激 缺血再灌注損傷 自由基。 急性肺損傷是指各種原因引起的呼吸衰竭，其最終形式即ARDS1，現(xiàn)對(duì)其發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識(shí)有了很

2、大的進(jìn)展，認(rèn)為是全身炎癥反應(yīng)在肺部的表現(xiàn)，與氧化應(yīng)激、缺血再灌注損傷產(chǎn)生的大量氧自由基及炎癥介質(zhì)有密切關(guān)系，但其死亡率仍很高，主要缺乏有效的治療手段。N一乙酞半胱氨酸( N-acetvlcvsteine, N A C)就作為一種黏液溶解劑應(yīng)用于臨床。自70年代末發(fā)現(xiàn)NAC對(duì)醋氨酚中毒有解毒作用后.其抗氧化活性開(kāi)始受到重視。動(dòng)物和臨床研究顯示.NAC對(duì)癌癥、心臟病、H1V感染、重金屬中毒以及其它以自由基氧化損傷為特征的疾病有潛在的治療作用.對(duì)干燥綜合征、流行性感冒、丙型肝炎、陣攣性癲癇也有一定的療效.本文僅就NAC在急性肺損傷中的應(yīng)用進(jìn)展做一綜述。1 對(duì)氧自由基的影響 許多研究表明，氧化應(yīng)激是急

3、性肺損傷的重要發(fā)病機(jī)理之一。在氧化應(yīng)激過(guò)程中，可產(chǎn)生大量的氧自由基，氧自由基作為重要的炎癥介質(zhì)之一，PMN、單核、巨噬細(xì)胞及嗜酸粒細(xì)胞均能產(chǎn)生氧自由基，它們受刺激后呼吸爆發(fā)，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生一系列損害。氧自由基可在五方面參與急性肺損傷:（1）氧自由基可減弱中性粒細(xì)胞的變形能力，致中性粒細(xì)胞在肺循環(huán)的滯留、募集、活化；聚集的中性粒細(xì)胞釋放活性氧加重肺部的炎癥損傷；（2） 氧化應(yīng)激可激活NF-K1、激活A(yù)P-1，而NF-K1可以調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)釋放，促進(jìn)中性粒細(xì)胞在肺內(nèi)的滯留、活化；（3） 氧自由基可以調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞表面黏附分子的表達(dá)2，誘導(dǎo)IL-8的產(chǎn)生3；（4） 氧自由基所致白細(xì)胞的激活使人類(lèi)的抗蛋白酶

4、如抗胰蛋白酶-I（1-AT）、白細(xì)胞蛋白酶抑制劑失活4，激活的中性粒細(xì)胞首先。釋放ROS，ROS使1-AT失活，失活的1-AT對(duì)中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的抑制作用減弱5。（5）、引起脂質(zhì)過(guò)氧化，產(chǎn)生新的氧自由基及產(chǎn)生放大作用。脂質(zhì)產(chǎn)物丙二醛( MDA)，它與蛋白質(zhì)酶發(fā)生交鏈反應(yīng)，并與毗鄰的蛋白質(zhì)交鏈，便氨基酸遭到破壞。并增加PLA2的活性，催化花生四烯酸的合成和釋放，而且能激活并釋放PMN溶酶體酶，這些酶損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，使肺毛細(xì)血管通透性增加。瑞典學(xué)者Lalllent6等研究發(fā)現(xiàn)NAC可以部分補(bǔ)充激話的粒細(xì)胞內(nèi)GSH的水平從而減少中性粒細(xì)胞釋放氧自由基的能力，降低氧自由基對(duì)肺組織的損害。法國(guó)學(xué)者

5、Domenighetti7等研究發(fā)現(xiàn)，給與NAC的急性肺損傷患者肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞中GSH的含量也明顯增加提示NAC對(duì)肺臟的保護(hù)作用可能還與NAC能保護(hù)肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞受到氧自由基的損傷減少血管通透性有關(guān)。NAC進(jìn)人白細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)化為細(xì)胞內(nèi)生理性抗氧化物，提高胞內(nèi)還原水平，滅活白細(xì)胞內(nèi)活性氧，免于被大量釋放8。同時(shí)，NAC還可以與己釋放于介質(zhì)中活性氧(如H2O2、O2 , OH)結(jié)合，直接滅活介中的活性氧9 10。田昆侖11等研究證明NAC可明顯增加腸系膜上動(dòng)脈夾閉后腸和肺損傷的CNPSH、降低肺、腸的丙二醛（MDA)和髓過(guò)氧化物酶（MPO)。在偏二甲基臍和四氧化二氮吸入性肺損傷模型中NAC能

6、提高肺組織SOD和GSH一Px活性或防止其活性下降12。傅祖紅13等研究表明NAC能顯著降低煙霧吸入性肺損傷模型中肺組織MPO活性及H2O2含量。從而減輕肺損傷。2、對(duì)蛋白酶抑制劑的保護(hù)作用彈性酶是一種可斷裂蛋白質(zhì)多肽鏈從而分解蛋白質(zhì)的酶類(lèi)，它來(lái)源于炎癥反應(yīng)時(shí)聚集在肺部的炎癥細(xì)胞，對(duì)肺組織具有破壞作用。生理情況下，肺部有足夠的抗彈性酶類(lèi)以對(duì)抗彈性酶對(duì)肺臟的破壞作用，如al-AT(al一抗胰蛋白酶)、分泌性中性蛋白酶抑制劑(SLPI)及a2一巨球蛋白等。病理情況下，由于抗彈性酶類(lèi)的保護(hù)作用不足，同時(shí)由扣押在肺內(nèi)的中性粒細(xì)胞釋放的彈性酶增多，使彈性酶與抗彈性酶系統(tǒng)失衡，可造成肺損傷14。在細(xì)胞外，

7、氧自由基極易滅活al一抗胰蛋白酶含有甲硫氨酸的活性中心，其它的肺內(nèi)抗彈性酶如SLPI也可被氧自由基以相似的途徑滅活15氧自由基可以滅活抗彈性酶，抗氧化劑可被彈性酶滅活，氧自由基與彈性酶二者的聯(lián)合作用加重了肺損傷的發(fā)生。研究顯示，NAC能提高多種細(xì)胞內(nèi)的還原型谷胱肽(GSH )儲(chǔ)量，保護(hù)細(xì)胞內(nèi)彈性蛋白酶抑制劑不被氧自由基滅活16.NAC還能減少吸煙者血清/血漿彈性蛋白酶水平;降低白細(xì)胞彈性蛋白酶活性;保護(hù)a1一抗胰蛋白酶免受H2O2和HOCL.的滅活.從而使蛋白酶/抗蛋白酶系統(tǒng)趨于平衡.保護(hù)肺組織免受蛋白酶的破壞。Aruoma等研究發(fā)現(xiàn),NAC可迅速與OH-發(fā)生反應(yīng)，也可以強(qiáng)有力的清除次氯酸(H

8、OCL)，保護(hù)a1-AT不被滅活17 。迄今這一機(jī)制在慢性阻塞性肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化，HIV肺部感染等肺損傷的保護(hù)作用也得到證明18.3、對(duì)NF一KB因子的影響 NF一KB是一種多向性轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白，能與多種細(xì)胞基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子的KB序列位點(diǎn)發(fā)生特異性的結(jié)合。參與眾多與免疫和炎癥反應(yīng)有關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，在一系列的由細(xì)胞因子、炎癥介質(zhì)及蛋自酶類(lèi)參與急性肺損傷的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。因?yàn)镹F- KB對(duì)炎癥因子的基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控起至關(guān)重要的作用。Zhang等9報(bào)道NF-KB作為重要的DNA轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白.其活性上調(diào)可導(dǎo)致包括TNF ,IL-6 ,IL-1 和細(xì)胞粘附分子等在內(nèi)的近100種與細(xì)胞免疫

9、反應(yīng)有關(guān)的蛋白表達(dá)增多，于寶軍等研究發(fā)現(xiàn)NAC在燒傷大鼠模型中有阻斷單個(gè)核細(xì)胞內(nèi)NF-K B活化下調(diào)促炎性細(xì)胞因子高表達(dá)的作用10。朱斌等發(fā)現(xiàn)在急性胰腺炎肺損傷模型，NAC抑制肺NF-KB活性_及iN0SMRNA的表達(dá)，減輕肺損害11。莫紅纓等12發(fā)現(xiàn)NAC通過(guò)抑制急性吸煙旱期被激活的NF-KT3.阻斷炎前性細(xì)胞因子的啟動(dòng).可能在氣道炎癥防治中起著一定的作用。在LPS誘發(fā)的大鼠急性肺損傷的模型中，轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成.參與炎癥反應(yīng)l。從大量實(shí)驗(yàn)觀察到.幾乎所有刺激因素引起的NF KB活化均可被NAC所抑制9NAC可通過(guò)抑制氣道和肺組織內(nèi)的NF-KB的激話減輕急性肺損傷的炎癥程度13。Carroll

10、等2研究發(fā)現(xiàn)，大鼠TMCAO后再灌，15min后活性NF-kB的量明顯增加而 NAC治療后完全阻滯NF-KB的激活。4、對(duì)粘附分子的作用 粘附分子是存在于細(xì)胞表面的一類(lèi)具有復(fù)雜功能的糖蛋白.介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相互識(shí)別、相互粘著及信號(hào)傳遞.在免疫及炎癥反應(yīng)等生理、病理過(guò)程中起重要作用。在生理情況卜.大多數(shù)組織不表達(dá)或僅低水平表達(dá)ICAM- 1;炎癥反應(yīng)時(shí). ICAM-1水平上調(diào)。ICAM-1能促進(jìn)中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用。ICAM-1等粘附分子能促進(jìn)肺中性粒細(xì)胞粘附、游走和聚集.并激活補(bǔ)體.使內(nèi)皮細(xì)胞受損.導(dǎo)致肺血管通透性增加.肺間質(zhì)增寬水種、肺出血和低氧血癥7。用:NAc抑制中

11、性粒細(xì)胞在肺臟的浸潤(rùn):中性粒細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞上ICAM-1的表達(dá)對(duì)中性粒細(xì)胞粘附及浸潤(rùn)起關(guān)鍵性作用.研究表明活性氧作為基因信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子.通過(guò)對(duì)反式作用因子的活性調(diào)控.啟動(dòng)ICAM-1表達(dá).而 NAC可阻斷這一過(guò)程的發(fā)生.抑制1CAM- 1過(guò)度表達(dá).減少中性粒細(xì)胞在肺臟的浸潤(rùn).抑制其對(duì)肺的損傷。曾祥君等發(fā)現(xiàn)NAC可以抑制CPB血清所致的培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞ICAM- 1表達(dá)增加8。.M arui等11研究發(fā)現(xiàn)NAC可以抑制活性氧引起的ICAM-1及VCAM-1過(guò)度表達(dá).減輕肺損傷。 5、對(duì)細(xì)胞因子的影響 各種原因引起急性肺損傷均有大量細(xì)胞因子產(chǎn)生，如TNF-a, IL-1, , IL-8, IL-

12、10, IL-12等，這些細(xì)胞因子引起一系列的炎癥級(jí)鏈反應(yīng)，參與肺損傷過(guò)程。 腫瘤壞死因子-a(TNF-a)是炎癥反應(yīng)中是重要的內(nèi)源性介質(zhì)，主要由單核/巨噬細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生，它可活化PMN，使PMN粘附并脫顆粒及呼吸爆發(fā)，釋放氧自由基，趨化并促進(jìn)Fh分裂，刺激IL-1、IL-6、IL-8. IL-12及PAF的產(chǎn)生。IL-1B不直接活化炎性白細(xì)胞，但是可以引起IL-8的分泌，通過(guò)改變前炎癥介質(zhì)或抗炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)和影響組織中性粒細(xì)胞（PMN）聚集而促進(jìn)發(fā)展。IL-8作為第二介質(zhì)受到極大的觀注。肺組織內(nèi)多種細(xì)胞都能分泌IL-8，如激活的單核/巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞以及PMN等。IL-8通過(guò)PM

13、N聚集導(dǎo)致肺損傷。用，形成脂質(zhì)過(guò)氧化物，造成細(xì)胞損傷。大量研究2顯示，NAC可抑制NF-KB的活性和支氣管上皮細(xì)胞IL-1誘導(dǎo)的IL-8的分泌，朱斌等4研究報(bào)道.NAC通過(guò)抑制TNF a ,1CAM- 1的產(chǎn)生.對(duì)AP引發(fā)的肺損傷起保護(hù)作用。在通氣機(jī)所致大鼠肺損傷模型表明NAC能使肺泡灌洗液和血清中炎癥前細(xì)胞因子TNF-a,IL-lB水平較致傷組顯著下降，從而減輕肺損傷5。Matsumoto等15研究發(fā)現(xiàn).NAC能抑制IL- 8的產(chǎn)生.IL-8對(duì)嗜中性粒細(xì)胞具有強(qiáng)烈的趨化作用。達(dá)。Hashimoto等16研究表明.應(yīng)激中的腫瘤壞死因介a(TNF a)可激活p38 MAPK和促分裂原活化蛋自激酶

14、激酶(MAPKK) 3/MAPKK6, 而 NAC明顯抑制TNF。誘導(dǎo)的p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6的激活.從而抑制p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6介導(dǎo)的IL-8產(chǎn)生。 6、與花生四烯酸代謝產(chǎn)物的關(guān)系 肺部細(xì)胞能產(chǎn)生多種環(huán)氧化及脂氧化物代謝產(chǎn)物，參與肺損傷病理過(guò)程。ARDS患者BLAF中LTB. , LTC. , LTDa及血中TXI3和6-Keto-PGF1。增加，尿中第一天便可測(cè)到LTE.并持續(xù)5天以上。一般認(rèn)為，LTs類(lèi)是強(qiáng)力的炎癥介質(zhì)，可明顯增加小氣道的通透性，LTI3;可致PMN聚集并脫顆粒，還可直接導(dǎo)致肺水腫。T1選促進(jìn)血小板與PMN在微血管床中聚集

15、，并引起血管收縮。PGI:可引起血管擴(kuò)張，抵抗其它縮血管物質(zhì)的作用。PAF是中性粒細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、血小板、肥大細(xì)胞等產(chǎn)生，在ARDS發(fā)病早期，血小板等受到血循環(huán)中致炎因子的影響而釋放PAF PAF是很強(qiáng)的趨化因子，促進(jìn)炎癥細(xì)胞的聚集，激活PMN釋放氧自由基等。Sci uto等2728研究了NAC對(duì)光氣吸人性免肺損傷的保護(hù)作用，結(jié)果表明，NAC氣道給藥可降低白三烯及花生四烯酸代謝產(chǎn)物水平，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化，減輕肺水腫，降低肺動(dòng)脈壓，并減輕靜水壓性肺水腫。7、對(duì) NO及合成酶的影響 NO也是現(xiàn)在人們研究的一個(gè)重要領(lǐng)域，它主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，血小板、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及腦組織均含有一氧化氮合成

16、酶(iNOS )。生理濃度的NO可維持血管的舒張狀態(tài)。因此，用于治療持續(xù)性肺高壓，慢性阻塞性肺疾病，肺血管收縮的ARDS患者。然而，體內(nèi)NO過(guò)多，也可產(chǎn)生一系列病理變化，用內(nèi)毒素刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生過(guò)量NO,可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞損傷和死亡。 iNOS為一重要的促炎介質(zhì).其表達(dá)調(diào)控中最重要的是轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)。在正常生理情況卜. iNOS不表達(dá)或低水平表達(dá)。在ARDS病人.iNOS在嚴(yán)格調(diào)控下的誘導(dǎo)表達(dá)對(duì)于補(bǔ)償內(nèi)源性NO不足起重要作用.然而, 一旦.這種控制失效。iNOS過(guò)量產(chǎn)生.就會(huì)誘導(dǎo)大量NO的產(chǎn)生。高水平的NO發(fā)揮其自由基性質(zhì)的細(xì)胞毒作用.造成肺損傷.甚至血壓下降和體克而危及生命。脂多糖致急性肺損傷時(shí)

17、.iNOS mRNA表達(dá)也增強(qiáng).其大量生成的NO可與超氧陰離（O-）反應(yīng)生成過(guò)氧化亞硝基陰離子(CNOO- ) ,其通過(guò)對(duì)肺泡表而活性物質(zhì)及內(nèi)皮的毒性作用損傷肺組織，NO和iNOS在肺損傷發(fā)病機(jī)制中可能具有重要作用。NAG可以通過(guò)抑制iNOS而抑制NO的產(chǎn)生，有實(shí)驗(yàn)評(píng)估了給予NAG對(duì)于由iNOS產(chǎn)生的NO的作用.實(shí)驗(yàn)大鼠在腹腔注射了2 mg/ 100 g的脂多糖后產(chǎn)生了大量的NO,這個(gè)機(jī)制與NAC對(duì)iNOS的蛋自表達(dá)抑制作用有關(guān)5,在Rergamini等人的實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了在LPS引起損傷的動(dòng)物體內(nèi)加用NAG可以調(diào)節(jié)NO的產(chǎn)生，并證實(shí)其主要是由于NAC對(duì)iNOS mRNA的表達(dá)有抑制作用。另外.

18、NAC還可以通過(guò)抑制NF- KB的活性來(lái)減少NO的產(chǎn)生對(duì)機(jī)體造成的損害6 朱斌2等研究顯示抗氧化劑NAC(特別是在胰腺炎造模前應(yīng)用)有抑制肺N F- KT3活化的作用.可下調(diào)肺組織iNOS mRNA的過(guò)度表達(dá).減少中性粒細(xì)胞在肺臟的浸潤(rùn).減輕肺損傷;。8、對(duì)肺泡型上皮細(xì)胞(Alveolarepithelial type ,AT-)及肺表面活性物質(zhì)的保護(hù)作用：肺泡型上皮細(xì)胞(AT-) 不僅通過(guò)分泌肺表面活性物質(zhì)穩(wěn)定肺泡張力,也參與損傷后肺部的免疫和防御反應(yīng)。AT-的損傷是肺損傷的關(guān)鍵環(huán)節(jié), AT-又是氧毒性的主要靶細(xì)胞，其受損程度無(wú)疑將影響肺損傷后的修復(fù),因此對(duì)AT-的損傷機(jī)制和保護(hù)研究具有重要意義。NAC為含活性琉基化合物，可直接滅活活性氧，并可轉(zhuǎn)化為體內(nèi)重要的還原性谷胱肽，維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原電勢(shì)穩(wěn)定，解除活性氧對(duì)TTF1活性抑制，從而促進(jìn)吸入傷后SPA表達(dá)4黃恩等19通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，