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)學院麻醉與危重醫(yī)學教研室 563003 摘要 氧化應激、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，減少炎性細胞因子，抑制NO及其合成酶，保護蛋白酶抑制劑及肺泡型上皮細胞，并能下調NF-KB的表達等。在急性肺損傷的應用具有廣闊的前景。關鍵詞：N-乙酰半胱氨酸 氧化應激 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)對其發(fā)病機制的認識有了很

2、大的進展，認為是全身炎癥反應在肺部的表現(xiàn)，與氧化應激、缺血再灌注損傷產(chǎn)生的大量氧自由基及炎癥介質有密切關系，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用于臨床。自70年代末發(fā)現(xiàn)NAC對醋氨酚中毒有解毒作用后.其抗氧化活性開始受到重視。動物和臨床研究顯示.NAC對癌癥、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用進展做一綜述。1 對氧自由基的影響 許多研究表明，氧化應激是急

3、性肺損傷的重要發(fā)病機理之一。在氧化應激過程中，可產(chǎn)生大量的氧自由基，氧自由基作為重要的炎癥介質之一，PMN、單核、巨噬細胞及嗜酸粒細胞均能產(chǎn)生氧自由基，它們受刺激后呼吸爆發(fā)，對機體產(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胞的變形能力，致中性粒細胞在肺循環(huán)的滯留、募集、活化；聚集的中性粒細胞釋放活性氧加重肺部的炎癥損傷；（2） 氧化應激可激活NF-K1、激活AP-1，而NF-K1可以調節(jié)炎癥介質釋放，促進中性粒細胞在肺內的滯留、活化；（3） 氧自由基可以調節(jié)中性粒細胞表面黏附分子的表達2，誘導IL-8的產(chǎn)生3；（4） 氧自由基所致白細胞的激活使人類的抗蛋白酶

4、如抗胰蛋白酶-I（1-AT）、白細胞蛋白酶抑制劑失活4，激活的中性粒細胞首先。釋放ROS，ROS使1-AT失活，失活的1-AT對中性粒細胞彈性蛋白酶的抑制作用減弱5。（5）、引起脂質過氧化，產(chǎn)生新的氧自由基及產(chǎn)生放大作用。脂質產(chǎn)物丙二醛( MDA)，它與蛋白質酶發(fā)生交鏈反應，并與毗鄰的蛋白質交鏈，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，這些酶損傷血管內皮細胞，使肺毛細血管通透性增加。瑞典學者Lalllent6等研究發(fā)現(xiàn)NAC可以部分補充激話的粒細胞內GSH的水平從而減少中性粒細胞釋放氧自由基的能力，降低氧自由基對肺組織的損害。法國學者

5、Domenighetti7等研究發(fā)現(xiàn)，給與NAC的急性肺損傷患者肺毛細血管內皮細胞中GSH的含量也明顯增加提示NAC對肺臟的保護作用可能還與NAC能保護肺毛細血管內皮細胞受到氧自由基的損傷減少血管通透性有關。NAC進人白細胞內，轉化為細胞內生理性抗氧化物，提高胞內還原水平，滅活白細胞內活性氧，免于被大量釋放8。同時，NAC還可以與己釋放于介質中活性氧(如H2O2、O2 , OH')結合，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脈夾閉后腸和肺損傷的CNPSH、降低肺、腸的丙二醛（MDA)和髓過氧化物酶（MPO)。在偏二甲基臍和四氧化二氮吸入性肺損傷模型

6、中NAC能提高肺組織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、對蛋白酶抑制劑的保護作用彈性酶是一種可斷裂蛋白質多肽鏈從而分解蛋白質的酶類，它來源于炎癥反應時聚集在肺部的炎癥細胞，對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以對抗彈性酶對肺臟的破壞作用，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，由于抗彈性酶類的保護作用不足，同時由扣押在肺內的中性粒細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。

7、在細胞外，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能提高多種細胞內的還原型谷胱肽(GSH )儲量，保護細胞內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;降低白細胞彈性蛋白酶活性;保護a1一抗胰蛋白酶免受H2O217 。迄今這一機制在慢性阻塞性肺氣腫、肺間質纖維化，HIV肺部感染等肺損傷的保護作用也得到證明18.3、對NF一KB因子的影響 NF一KB是一種多向性轉錄

8、調節(jié)蛋白，能與多種細胞基因的啟動子和增強子的KB序列位點發(fā)生特異性的結合。參與眾多與免疫和炎癥反應有關的基因的轉錄調控，在一系列的由細胞因子、炎癥介質及蛋自酶類參與急性肺損傷的發(fā)病過程中發(fā)揮重要的作用。因為NF- KB對炎癥因子的基因轉錄調控起至關重要的作用。Zhang等9報道NF-KB作為重要的DNA轉錄調控蛋白.其活性上調可導致包括TNF ,IL-6 ,IL-1 和細胞粘附分子等在內的近100種與細胞免疫反應有關的蛋白表達增多，于寶軍等研究發(fā)現(xiàn)NAC在燒傷大鼠模型中有阻斷單個核細胞內NF-K B活化下調促炎性細胞因子高表達的作用10。朱斌等發(fā)現(xiàn)在急性胰腺炎能在氣道炎癥防治中起著一定的作用。

9、在LPS誘發(fā)的大鼠急性肺損傷的模型中，轉錄和蛋白質合成.參與炎癥反應l。從大量實驗觀察到.幾乎所有刺激因素引起的NF KB活化均可被NAC所抑制9NAC可通過抑制氣道和肺組織內的NF-KB的激話減輕急性肺損傷的炎癥程度13。Carroll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、對粘附分子的作用 粘附分子是存在于細胞表面的一類具有復雜功能的糖蛋白.介導細胞與細胞、細胞與細胞外基質相互識別、相互粘著及信號傳遞.在免疫及炎癥反應等生理、病理過程中起重要作用。在生理情況卜.大多數(shù)組織不表達或僅低水平表達ICAM- 1;炎癥

10、反應時. ICAM-1水平上調。ICAM-1能促進中性粒細胞介導的細胞毒作用。ICAM-1等粘附分子能促進肺種、肺出血和低氧血癥7。用:NAc抑制中性粒細胞在肺臟的浸潤:中性粒細胞與血管內皮細胞上ICAM-1的表達對中性粒細胞粘附及浸潤起關鍵性作用.研究表明活性氧作為基因信號轉導分子.通過對反式作用因子的活性調控.啟動ICAM-1表達.而 NAC可阻斷這一過程的發(fā)生.抑制1CAM- 1過度表達.減少中性粒細胞在肺臟的浸潤.抑制其對肺的損傷。曾祥君等發(fā)現(xiàn)NAC可以抑制CPB血清所致的培養(yǎng)血管內皮細胞ICAM- 1表達增加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VC

11、AM-1過度表達.減輕肺損傷。 5、對細胞因子的影響 各種原因引起急性肺損傷均有大量細胞因子產(chǎn)生，如TNF-a, IL-1, , IL-8, IL-10, IL-12等，這些細胞因子引起一系列的炎癥級鏈反應，參與肺損傷過程。 腫瘤壞死因子-a(TNF-a)是炎癥反應中是重要的內源性介質，主要由單核/巨噬細胞和T淋巴細胞產(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胞，但是可以引起IL-8的分泌，通過改變前炎癥介質或抗炎癥細胞因子的表達和影響組織中性粒細胞（PMN）

12、聚集而促進發(fā)展。IL-8作為第二介質受到極大的觀注。肺組織內多種細胞都能分泌IL-8，如激活的單核/巨噬細胞、內皮細胞以及PMN等。IL-8通過PMN聚集導致肺損傷。用，形成脂質過氧化物，造成細胞損傷。大量研究2顯示，NAC可抑制NF-KB的活性和支氣管上皮細胞IL-1誘導的IL-8的分泌，朱斌等4研究報道.NAC通過抑制TNF a ,1CAM- 1的產(chǎn)生.對AP引發(fā)的肺損傷起保護作用。在通氣機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對嗜

13、中性粒細胞具有強烈的趨化作用。達。Hashimoto等16研究表明.應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激酶(MAPKK) 3/MAPKK6, 而 NAC明顯抑制TNF。誘導的p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6的激活.從而抑制p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6介導的IL-8產(chǎn)生。 6、與花生四烯酸代謝產(chǎn)物的關系 肺部細胞能產(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，尿中第一天便可測到LTE.并持續(xù)5天以上。一般認為

14、，LTs類是強力的炎癥介質，可明顯增加小氣道的通透性，LTI3;可致PMN聚集并脫顆粒，還可直接導致肺水腫。T1選促進血小板與PMN在微血管床中聚集，并引起血管收縮。PGI:可引起血管擴張，抵抗其它縮血管物質的作用。PAF是中性粒細胞、內皮細胞、血小板、肥大細胞等產(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是很強的趨化因子，促進炎癥細胞的聚集，激活PMN釋放氧自由基等。Sci uto等2728研究了NAC對光氣吸人性免肺損傷的保護作用，結果表明，NAC氣道給藥可降低白三烯及花生四烯酸代謝產(chǎn)物水平，抑制脂質過氧化，減輕肺水腫，降低肺動脈壓，并減輕靜水壓性肺水腫

15、。7、對 NO及合成酶的影響 NO也是現(xiàn)在人們研究的一個重要領域，它主要由血管內皮細胞產(chǎn)生，血小板、巨噬細胞、中性粒細胞以及腦組織均含有一氧化氮合成酶(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NO過多，也可產(chǎn)生一系列病理變化，用內毒素刺激內皮細胞產(chǎn)生過量NO,可導致內皮細胞損傷和死亡。 iNOS為一重要的促炎介質.其表達調控中最重要的是轉錄水平的調節(jié)。在正常生理情況卜. iNOS不表達或低水平表達。在ARDS病人.iNOS在嚴格調控下的誘導表達對于補償內源性NO不足起重要作用.然而, 一旦.這種控制失效

16、。iNOS過量產(chǎn)生.就會誘導大量NO的產(chǎn)生。高水平的NO發(fā)揮其自由基性質危及生命。脂多糖致急性肺損傷時.iNOS mRNA表達也增強.其大量生成的NO可與超氧陰離（O-）反應生成過氧化亞硝基陰離子(CNOO- ) ,其通過對肺泡表而活性物質及內皮的毒性作用損傷肺組織，NO和iNOS在肺損傷發(fā)病機制中可能具有重要作用。NAG可以通過抑制iNOS而抑制NO的產(chǎn)生，有實驗評估了給予NAG對于由iNOS產(chǎn)生的NO的作用.實驗大鼠在腹腔注射了2 mg/ 100 g的脂多糖后產(chǎn)生了大量的NO,這個機制與NAC對iNOS的蛋自表達抑制作用有關5,在Rergamini等人的實驗中也證實了在LPS引起損傷的動物

17、體內加用NAG可以調節(jié)NO的產(chǎn)生，并證實其主要是由于NAC對iNOS mRNA的表達有抑制作用。另外.NAC還可以通過抑制NF- KB的活性來減少NO的產(chǎn)生對機體造成的損害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用)有抑制肺N F- KT3活化的作用.可下調肺組織iNOS mRNA8、對肺泡型上皮細胞(Alveolarepithelial type ,AT-)及肺表面活性物質的保護作用：肺泡型上皮細胞(AT-) 不僅通過分泌肺表面活性物質穩(wěn)定肺泡張力,也參與損傷后肺部的免疫和防御反應。AT-的損傷是肺損傷的關鍵環(huán)節(jié), AT-又是氧毒性的主要靶細胞，其受損程度無疑將影響肺損傷后

18、的修復,因此對AT-的損傷機制和保護研究具有重要意義。NAC為含活性琉基化合物，可直接滅活活性氧，并可轉化為體內重要的還原性谷胱肽，維持細胞內氧化還原電勢穩(wěn)定，解除活性氧對TTF1活性抑制，從而促進吸入傷后SPA表達4黃恩等19通過體外實驗研究發(fā)現(xiàn)，NAC能減輕多形核中性粒細胞(PMNs)激活對培養(yǎng)AT-損傷的程度素。NAC能預防毗咯烷二硫代氨基甲酸鹽對表而活性物質蛋白A ( SP-A) ,SP-B mRNA的抑制效應18。傅祖紅20等研究發(fā)現(xiàn)NAC能改善吸入傷后肺表面活性物質的活性存，提高肺順應性9、其他 張艱1等研究發(fā)現(xiàn)在大鼠急性肺損傷模型中NAC能抑制p38MAPK的激活. 另外大量研究表明NAC能