近期研究表明,輸血相關性急性肺損傷\\( TRALI\\)損害程度在輸血誘發的并發癥中居于首位[1].TRALI被認為是一種新型的急性肺損傷,一般發生在任何血液制品輸液 6 h 后,甚至會導致 5% ~10% 的致死率[1].

盡管 TRALI 的發病機制現今尚未完全了解,但 TRALI產生的主要病理生理學機制已被闡明,目前主要有兩種: \\( 1\\) TRALI 介導的抗體反應; \\( 2\\) 雙擊模型.輸血可引發 TRALI 患者發生強烈的固有性免疫反應[2],但這種免疫反應是如何被激活的仍然需要深入探討.現就 TRALI 的研究進展做簡要概述.

1 TRALI 的發病機制

近年來對 TRALI 的發病機制有大量的研究[2-3].TRALI 是指在非心血管衰竭或血管內容量超載的情況下,輸血 6 h 后產生的急性雙側肺水腫.典型的臨床特征是輸血 1 ~6 h 后,初期發生呼吸困難,缺氧或低氧血癥和低血壓,并常伴有發熱的癥狀.TRALI 發生的主要位點是微脈管系統,因為肺的毛細血管網是輸入血液或血液制品最先到達的位點[4].

嗜中性粒細胞能同時經過肺和肺內皮,因而在應對 TRALI 反應發生過程中起到了中心作用.大量研究表明,嗜中性粒細胞的聚集和激活,以及與內皮細胞的單獨或同時激活都會誘導肺內多種機制的產生,使肺微血管系統發生炎癥,從而導致毛細血管滲漏,最終發展為肺水腫.嗜中性染色聚合物是在已故患者肺部和肺組織切片中檢測到的最為顯著的組織病理學特征.肺微血管系統的炎癥反應被認為是由激活的內皮細胞和嗜中性粒細胞通過分泌細胞因子,釋放促炎調節物質,產生活性氧簇\\( reactive oxygen species,ROS\\)和蛋白溶解酶而產生的作用.此外,肺內的血小板可能也涉及到嗜中性粒細胞和內皮細胞調節的血管炎癥反應[3-5].然而至今 TRALI 發生的準確機制還尚不清楚.

大部分研究對 TRALI 發病提出了定向豁免和抗體介導機制,也有部分研究提出"雙擊"概念.現有的研究表明,這兩種機制都可能涉及到,TRALI 只是代表由噬中性粒細胞啟動/激活,內皮損傷/炎癥及毛細血管滲漏等癥狀的出現,而這些現象的產生不論患者是否存在危險因素,都可能由抗體和其它生物反應修飾基因單獨或同時作用引起.

2 TRALI 的病理機制

2. 1 TRALI 介導的抗體反應

通過早期的研究發現,血漿豐富的成分,如新鮮凍存的血漿和分離出的血小板及抗白血病抗體等許多的免疫供體都與誘導 TRALI 有關聯.這表明存在供抗體的被動轉移現象,如白細胞凝集反應就是由于輸入血漿成分,導致同源抗體在病患的嗜中性粒細胞中表達[6-7].隨后具有表面活性抗原的嗜中性粒細胞被激活、放大,從而使肺微脈管系統內的成分激活,釋放大量嗜中性粒細胞、ROS 和其它的嗜中性粒細胞生物活性產物,最終導致內皮損傷、發生炎癥反應.發生炎癥反應的內皮會有大量的體液滲漏到肺間質中,產生 TRALI 的各種臨床癥狀.Silliman等[8]報道,在 65% ~90% 的 TRALI 供試體中能檢測到白血病抗體.

2. 2 "雙擊"理論

并非所有患者輸入近親抗體都會引起 TRALI 嗜中性粒細胞的抗原反應,因此由 Silliman 等首先提出了"雙擊"機制[8].隨后有大量的研究也支持該理論[8].理論闡述的第一次攻擊是在啟動階段,由初始的損傷到肺內皮,從而使內皮激活,導致患者自身的肺血管床上的嗜中性粒細胞激活、粘著以及發生后續的反應.經典的促炎內皮激活反應主要是由嚴重的感染或膿血癥引起的,而現今研究表明,外部創傷和機械性通氣模式的改變同樣會導致促炎內皮的激活.第二次攻擊是由輸入的血液和血液成分介導的,也可能涉及生物反應修飾基因,如活性脂質分子或白血病抗體的集聚.二次攻擊能推動已接觸過抗原的嗜中性粒細胞活化,從而導致肺微脈管系統損傷擴大化,形成體液滲漏引起 TRALI 的主要臨床癥狀肺水腫.

有研究者通過儲存的血液制品誘導由脂多糖啟動肺損傷的動物模型,從而驗證"雙擊"理論[9].實驗中提前用脂多糖處理大鼠,再經儲存的血液制品的誘導后觀察到大鼠肺的微脈管系統中的噬中性粒細胞增加,并擴大 ROS 的生成,彈性蛋白酶釋放以及內皮細胞內的附著分子表達增加.而將脂多糖灌輸小鼠的實驗發現,無論是體內還是體外脂多糖均能引起內皮激活和噬中性粒細胞在肺內皮積聚.而粘連性的噬中性粒細胞只有在受到刺激時才會全面激活,如脂多糖能誘導血小板經炎癥小體調停肺損傷[10].

3 TRALI 與固有性免疫反應

通過微生物病原體對固有性免疫系統的研究發現,其作為第一道宿主防護發揮著重要作用.少量高保守性的微生物基序能被模式識別受體 \\( patternrecognition receptors,PRRs\\) 識別的過程被稱為病原體相關的分子模式,而相關分子一般在典型的免疫細胞\\( 如樹突狀細胞、巨噬細胞和中性粒細胞\\) 及非免疫性細胞\\( 如血管細胞、上皮細胞和成纖維細胞\\) 中表達.

有些 受 體 如 Toll 樣 受 體 \\( Toll-like receptors,TLRs\\) 、NOD 樣受體\\( nucleotide oligomerization domain\\( NOD\\) -like receptor,NLR\\) 及其家族的 NLRP3 等,同樣能在任何細胞和組織損傷時感知多種內源性分子的增加,繼而自體或形成復合物發揮作用.最初的DAMPs\\( damage-associated molecular patterns\\) 定義為"任何危險性損傷的信號",因為這些內源性宿主衍生的非微生物分子在組織損傷或細胞死亡后隨即釋放,并具有代替病原相關分子模式\\( pathogen-associatedmolecular pattern,PAMPs\\) 激活促炎反應的相似功能.

DAMPs 是一個典型的高保守性核蛋白,作為染色質結合因子的骨架結構連接 DNA,并能促進在 DNA 特殊結合位點的蛋白聚集.通常情況下,DAMPs 是由免疫細胞分泌或瀕死細胞釋放的隱性分子[11].在組織損傷過程中,細胞或細胞核一般會失去其結構完整性,而內源性 DAMPs 通常情況下呈螯合狀態,如與脂質、蛋白或核酸螯合到達膜面并與細胞溶質內的固有性免疫受體結合.

固有性免疫系統涉及至少 5 個 PRR 家族,它們共同協作識別這些外源性 PAMPs 和內源性 DAMPs∶TLRs、NLRs、RLRs、CLRs 以及新近發現的 ALRs 受體[12-13].此外,非典型的 PRRs 受體,如晚期糖基化終末產物受體\\( [advanced glycation end product \\( AGE\\)receptor,RAGE]\\) 及其配體也已經被識別.RAGE 最初是作為晚期糖基化終末產物\\( advanced glycation endproduct,AGEs\\) 的受體被發現,但后來發現其也能與非AGE 配體如高遷移率族蛋白 B \\( high mobility group box1,HMGB1\\) 和 S100 / 鈣粒蛋白產生作用.

盡管固有性免疫系統在最初是被認為只能定向作用于病原體導致的組織損傷,而現今研究發現其能直接作用于任何大小的物理、化學或環境因素導致的損傷.通過對 PAMPs 或 DAMPs 的識別,固有性免疫系統能夠對傳染性和非傳染性炎癥反應迅速應答,從而迅速募集免疫細胞如中性粒細胞和巨噬細胞,以及產生促炎因子、炎癥趨化因子和附著因子.此外,血小板和血管細胞,如上皮細胞和血管巨噬細胞,由于它們與中性白細胞具有交叉對話關系,因此也常參與到固有性免疫系統產生的炎癥反應中.

無論是傳染性還是非傳染性的炎癥反應都會消退使組織或創傷修復,并重新建立和維持內穩態.

炎癥反應是非常重要的宿主防御措施,能夠對抗包含病原體在內的多種損傷.但如固有性免疫炎癥反應不能被控制,反應擴大時甚至會對宿主產生損傷,從而產生急性或慢性的疾病,如敗血癥、動脈粥樣硬化、關節炎及阿茲海默病等[14-17].研究表明輸液相關的急性損傷,尤其是 TRALI 都是由固有性免疫系統導致的.

4 TRALI 與炎癥反應

4. 1 炎癥小體

PRRs 參與多種不同信號通路的級聯反應,通過轉錄和非轉錄途徑導致促炎基因的表達,如先后甚至同時激活朊酶類和吞噬作用,而這些反應進程的分子平臺就稱為炎癥小體,它在建立組織炎癥反應中發揮至關重要的作用.炎癥小體是細胞內多蛋白組成的復合物,由傳感識別受體、結合蛋白 ASC 和炎癥蛋白水解酶 caspase-1 等必需成分組成.由 DAMPs 或 PAMPs激活的炎癥小體會導致 caspase-1 自動催化分裂.

caspase-1 一旦激活,立即形成白介素 IL-1β 和 IL-18的前體,進一步產生具有生物活性的細胞因子.

NLRP3 是一種典型的炎癥小體,具有抗傳染性和非傳染性炎癥的多種突出功能,因此受到了廣泛關注.

它主要位于巨噬細胞中,但在中性粒細胞和內皮細胞中同樣存在[18-19].事實上,NLRP3 是 NLR 家族的主要成員之一,也是 PAMPs、DAMPs、內源性 ATP 和某些內、外源性微粒的重要傳感器.NLRP3 炎癥小體的全面激活需要兩個主要步驟,初始化啟動步驟和激活步驟[20].初始化啟動步驟會導致 NLRP3 上游基因的表達,同時還會導致 IL-1β 前體的表達,因而控制著整個炎癥小體的初始激活.值得注意的是,NLRP3 初始刺激/信號包括 PRRs 所有配體,如 TLRs、RLRs 和 NLRs的參與.這個過程主要是通過 PRR 激發的轉錄過程,導致 NLRP3 上游表達增強,并誘導 IL-1β 前體的mRNA / IL-1β 表達,炎癥小體激活[21].而刺激髓樣細胞分化蛋白\\( myeloid differentiation factor 88,MyD88\\)或 Toll 樣受體信號分子 TRIF 同樣能夠誘導 NLRP3 的表達[22].此外,確定性的 PAMPs,如 LPS,都能夠通過TLR4 補 給 的 MyD88 和 TRIF 刺 激 包 括 DAMPs、HMGB1 和熱休克 70 kDa 蛋白 \\( heat shock 70 kDaprotein,HSP70\\) 在內的轉錄通路.

NLRP3 的激活本身不同于初始化啟動步驟.盡管對炎癥小體已有深入研究,但是如何誘導炎癥小體的激活仍然需要進一步探討.有研究發現 PRRs 能直接結合其同源激活物質,而物理和化學的不同刺激都能誘導 NLRP3 依賴性 IL-1β 的釋放,因此被認為并不是 NLRP3 激活的真正機制.

研究者們對炎癥小體的激活方式提出了 3 種可能途徑,但是這些因素都并非具有排他性.微孔狀毒素類激發的鉀離子的外流、細胞膜的破裂或配體激發的通道都可能導致 NLRP3 炎癥小體的集合.在細胞死亡的過程中,胞外具有高濃度的 ATP,能夠激 活NLRP3 炎癥小體,使胞內的 K+濃度恢復到近 50%[23].而這個過程中 NLRP3 的激活被認為是通過eATP 與 2 型跨膜上離子嘌呤受體 P2X7 結合,經 P2X7受體相關的陽離子通道,調控 K+外流.

4. 2 非炎癥小體

吞噬體微粒是另一類能夠激活 NLRP3 的 DAMPs刺激物,它也可以通過非炎癥小體依賴性通路刺激炎癥反 應[24].研 究 發 現 尿 酸 鈉 \\( monosodium urate,MSU \\) 和 脫 水 焦 磷 酸 鈣 \\( calcium pyrophosphatedehydrate,CPPD\\) 結晶對 NLRP3 的激活和 IL-1β 的釋放有重要的意義[25].由 NLRP3 能傳感到 MSU 和其它如二氧化硅和石棉等晶體微粒物,而這種作用并不只限制于外源性無機化合物[18].溶酶體能阻斷結晶激活 NLRP3.微粒激活 NLRP3 需要微粒被吞噬綁定和吸收才能發揮作用.結晶誘導的 NLRP3 炎癥小體激活需要經過溶酶體干擾發揮作用,而結晶本身并不能被識別感知.如二氧化硅或者 MSU 誘導溶酶體的損害和泄露被認為是一種由固有性免疫系統誘導的DAMP.另有研究報道,組織蛋白酶 B 能到達胞漿誘導底物裂解,從而導致 NLRP3 激活[26].

4. 3 其它

ROS 的產生是一種高度進化的保守性危險信號,直接或間接誘發 NLRP3 的激活.NLRP3 激活劑和巨噬細胞吞噬微粒都會產生大量 ROS[27],而 ATP 誘導炎癥小體的激活也與 ROS 有關聯[28].

5 展 望

TRALI 是一種不可控的由固有性免疫系統介導的擴大化炎癥反應,屬于"自身炎癥性疾病".而自身炎癥性疾病是唯一由于 PAMP 激活 NLRP3 炎性小體和不同類別的 DAMPs,并伴隨 caspase-1 活性及 IL-1 和IL-18 分泌的失常而引發的疾病.涉及固有性免疫系統介導炎癥反應的疾病數量不斷增加.現今干預治療的新方法正在出現[28].如何阻滯 DAMPs 和\\( 或\\)PRRS,以及抑制固有性免疫分子傳出\\( 如激活 NLRP3炎性體產生 IL-1\\) ,為今后新的治療策略.

為了更準確地了解固有免疫系統在 TRALI 中潛在作用,研究將首先致力于尋找不同加工方法和儲存時間的血液制品相關中潛在的 DAMPs.隨后的研究,旨在利用單克隆抗體或特定分子抑制劑干擾這些DAMPs.另外,降低 eATP 的水平,例如通過刺激其擊穿,將是另一種有望的治療方法.而嘌呤信號系統可能會打開如急性肺損傷用于治療炎癥性疾病的新的治療途徑.TRALI 的"雙擊"模型對控制先天免疫過度刺激肺部嗜中性粒細胞、血小板、血管內皮細胞和巨噬細胞產生的潛在不利后果,為臨床條件下儲存的血液/血液成分輸血過程中產生的嚴重 PAMP 和 \\( 或\\)DAMPs 的研究,以及對未來治療方案設計和實施的進展提供有效的信息.

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