李 瑞(综述)，周立新(审校)

(中山大学附属佛山医院重症医学科，广东佛山 528000)

肺表面活性物质是一种覆盖于肺泡表面，由磷脂及相关蛋白组成的异质性多分子复合物，由肺泡Ⅱ型上皮细胞合成并分泌，具有降低肺泡表面张力、提高肺的顺应性、促进肺气体交换、参与肺的防御的生理功能，其主要成分是磷脂和肺表面活性蛋白(surfactant protein，SP)。SP仅占肺表面活性物质总量的10%，但在肺脏中却有重要的作用，SP按其发现的先后顺序有SP-A、SP-B、SP-C和SP-D 4种，其中SP-A和SP-D是亲水性蛋白，主要调节肺免疫功能，参与主动防御过程，SP-B和SP-C是疏水性蛋白，可降低肺泡表面张力，在维持肺的呼吸功能上发挥重要作用。SP-D首先在呼吸道被检测到，主要是由肺泡Ⅱ型上皮细胞及下呼吸道的Clara细胞分泌，储存于板层小体。目前研究发现其在几乎所有黏膜表面均有少量表达，包括汗腺的上皮细胞、胃肠道黏膜、胰腺、前列腺以及泌尿生殖器表面［1］。SP-D的异常参与多种肺部疾病的发生与发展，如哮喘、间质性肺疾病、囊性纤维化、慢性阻塞性肺疾病等，且作为多种疾病的生物标志物也受到越来越多的关注。

1 SP-D的生化结构

SP-D是多聚体的亲水性胶原糖蛋白，属于C型凝集素大家族，相对分子质量约43×103，由4个杆状的三聚体以二硫键的形式交联形成十字形结构，每个三聚体包含3个相同的以并联形式相连的多肽链，链内有4个不同的结构域。①N末端:参与链内二硫键的低聚反应;②C型糖识别域:负责凝集素活性;③短的螺旋区域;④胶原样区域:SP-D N末端有2个保守的半胱氨酸残基，这两个残基参与了链间二硫键的交叉连接，以稳定三聚体，同时也参与N端多个三聚体亚基的连接。C型糖识别域的三聚体簇是与糖基配体高亲和力结合所必需的，C端与三聚体颈部结构域之间的相互作用对其三聚体内的空间结构起稳定作用［2］，通过C型糖识别域与配体寡糖链的反应同细菌、病毒等多种病原体结合，并通过自身识别功能引起大量的相互聚集，然后被激活的中性粒细胞和巨噬细胞吞噬清除，从而抵抗病原体的黏附和侵袭［3］。SP-D的胶原样区域决定了三聚体的空间结构及SP-D分子C端结构域，并能明显提高肺泡内巨噬细胞内的超氧自由基和一氧化氮水平，以增强吞噬细胞的杀伤功能。

2 SP-D的功能

研究表明SP-D不参与肺的先天性防御和非抗体介导的免疫反应，不仅可以识别和清除肺内异物和凋亡细胞，在下调炎性反应、抑制自身抗体的产生等方面也有重要作用［4］。

2.1 免疫调节 SP-D可以调节巨噬细胞、淋巴细胞、肥大细胞、单核细胞、中性粒细胞、嗜酸粒细胞以及树突细胞等免疫细胞的功能［5］。获得性免疫系统通过它们的抗原结合片段(Fab)识别抗体，先天性免疫凝集素SP-D可以直接结合免疫球蛋白(immune globulin，Ig)，是连接先天性与获得性免疫的通路，SP-D通过C型糖识别域结构结合不同组织的IgG、IgM、sIgA和IgE从而发挥不同类型的免疫作用，如SP-D可以结合IgG的Fab和Fc片段，覆盖于免疫复合物表面，使之聚集并增强其吞噬作用［6］。SP-D与抗体分子Fc区域部分Fab区结合，并允许IgG的Fab区识别抗原，在一定程度上增强了机体清除抗原的范围和效率。此外，SP-D还可以选择性地与血液中的IgG相结合，增强免疫复合物的聚集和吞噬作用，放大IgG介导的免疫反应［7］。作为免疫调节剂，SP-D能与多种微生物、脂类、有机颗粒抗原相互作用，并调节免疫效应细胞功能及这些免疫细胞对配体的反应。

2.2 抗病原菌 SP-D通过识别一系列微生物靶标，如病毒、细菌、酵母菌和真菌表面的脂多糖、磷脂、肽聚糖等来发挥生物学作用。SP-D通过C型糖识别域介导的钙离子结合细菌和真菌细胞表面单糖残基末端来实现对肺内的病原菌的识别，并可以通过调节炎性细胞因子和趋化因子的释放来抵抗病原菌［8］。另外，SP-D能抑制淋巴细胞的增殖，与肺泡巨噬细胞有高度的亲和力并同时增强其活性，以达到抑制变态反应、杀灭微生物的作用。实验证明，SP-D对大多数革兰阴性杆菌(如铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌等)、革兰阳性球菌(如肺炎链球菌、金黄色葡萄球菌等)、病毒(如单纯疱疹病毒、呼吸道合胞病毒、流感病毒A、人类免疫缺陷病毒等)以及曲霉菌甚至卡氏肺孢子虫均有一定的杀灭作用［9-11］。

2.3 下调肺部炎性反应 急性肺损伤(acute lung injury，ALI)时，SP-D有利于下调肺部炎性反应。King等［12］以 SP-D-/-与 SP-D+/+小鼠分别制作了直接与间接肺损伤模型，检测血清及肺泡灌洗液(bronchoalvoelar lavage，BAL)内多种炎性细胞因子含量，结果显示在间接肺损伤中，SP-D-/-小鼠BAL中白细胞介素6浓度是SP-D+/+的4倍，血清中亦有增加，表明在间接肺损伤中，SP-D抑制肺部炎性反应;分析SP-D抑制肺部炎性反应的原因发现，在间接肺损伤中，SP-D-/-小鼠BAL中的巨噬细胞是SP-D+/+的2倍，而中性粒细胞未增加;相反，在直接肺损伤中两组BAL中的中性粒细胞均增加，而巨噬细胞无变化，表明在间接肺损伤中，SP-D抑制单核细胞进入肺或者抑制巨噬细胞从肺间隙进入肺泡;研究还发现在间接肺损伤中，SP-D-/-小鼠粒细胞巨噬细胞刺激因子浓度是SP-D+/+小鼠的5倍，肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)增加但差异无统计学意义，在直接肺损伤，SP-D+/+小鼠粒细胞巨噬细胞刺激因子浓度较SP-D-/-增加了20倍，TNF-α无差异，推测在间接肺损伤中，SP-D是通过抑制粒细胞巨噬细胞刺激因子的分泌而减轻肺部炎性反应的。McIntosh等［13］证明脂多糖作为TNF-α的诱导剂，增加了SP-D在BAL中的浓度和肺组织SP-D mRNA的水平，SP-D的增加有利于防止TNF-α介导的肺部损伤。

3 SP-D与ALI

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)是ALI的严重阶段，两者常继发于严重感染、休克、创伤及烧伤等疾病，是肺泡上皮细胞及肺毛细血管内皮细胞受损后肺泡膜通透性增加而引起的弥漫性肺间质及肺泡水肿，从而导致急性低氧性呼吸功能不全或衰竭。目前认为，感染、创伤后的全身炎性反应失控是导致ALI/ARDS的根本原因，其中因肺泡Ⅱ型上皮细胞的损伤、凋亡和炎性介质使肺泡表面活性物质减少或失活，导致肺泡表面的磷脂及相关蛋白的严重缺乏，是ALI/ARDS患者病情加重的重要机制之一［14］。SP-D也是ALI/ARDS发生、发展的重要参与者，且作为其严重程度的生物标志也受到越来越多的关注。

3.1 ALI时 SP-D在血清及肺中的浓度变化Greene等［15］将63例患者随机分为ARDS风险组(22例)和ARDS组(41例)，分别检测入组后第1、3、7、14天血清及BAL中SP-D浓度，结果显示在有ARDS风险组中，血清SP-D浓度水平基本正常，而ARDS组第1 天 SP-D 浓度明显高于正常［(86 μg/L vs 32 μg/L)，P＜0.02］，第3天、第7天增至高峰，第14天下降至正常。BAL中SP-D浓度与正常对照组上述时间点比较差异均无统计学意义。在与预后的相关性分析中发现，仅BAL的SP-D浓度与病死率密切相关，死亡组(7例)与存活组(27例)BAL中的SP-D浓度差异无统计学意义，因此认为ARDS患者血清SP-D水平明显升高，BAL中SP-D水平越低，肺泡上皮细胞损害越严重。Cheng等［16在诊断为ARDS的38例入组的试验中，气管插管24 h内检测肺水肿液SP-D含量，结果显示氧合指数＜98 mm Hg的ARDS患者的肺水肿液SP-D浓度较氧合指数＞98 mm Hg的明显减少，存活组与死亡组SP-D浓度比较差异有统计学意义，表明肺水肿液中低水平的SP-D与更差氧和指数的肺以及预后相关。

Fujita等［17］在ALI后对SP-D浓度变化的时间过程及原因的分析中发现，在肺泡中注入争光霉素后的小鼠的ALI模型中第7天血清SP-D浓度上升至高峰，后逐渐下降，至28 d仍高于正常。肺匀浆SP-D浓度在3 d上升至高峰，至第7天下降至正常范围，其原因最可能是SP-D从上皮屏障漏出至血液中，至第7天达到高峰，血清SP-D水平反映肺泡膜通透性程度。Pan等［18］以344只小鼠制作了4种 ALI模型，4种模型在左肺中分别注入角质细胞生长因子(此模型有肺泡Ⅱ型上皮细胞增生而无肺纤维化)、争光霉素(ALI模型)、百草枯+75%氧气(亚ALI模型，产生了明显肺纤维化)、盐酸(有肺损伤但尚未出现肺泡Ⅱ型上皮细胞增生)，结果显示4种ALI模型中血清SP-D水平均明显增加，在角质细胞生长因子组，2 d后血清 SP-D浓度由(36±3)μg/L增加到(132±8)μg/L，差异有统计学意义，肺SP-D mRNA及表达亦有增加，上皮通透性几乎无变化(BAL中白蛋白水平极少的增加)，说明仅有肺泡Ⅱ型上皮细胞增生而无肺损伤时血清SP-D即可升高;在争光霉素组，第7天血清SP-D浓度达高峰，BAL及肺匀浆组织中SP-D浓度亦有增加，后两者增加高峰在第3天，BAL中SP-D浓度在21 d降到正常范围，但血清及肺匀浆组织中SP-D浓度在第28天仍持续较高;在第3种肺损伤模型中，分别在第1、2、3、4周监测SP-D浓度，发现血清SP-D水平较初始水平明显升高，但在各时间点比较差异无统计学意义;前3种ALI模型肺泡Ⅱ型上皮细胞增生与肺损伤共存，而第4种模型以盐酸注入肺泡后4 h(病理证实有呼吸道、肺泡损伤及肺水肿，但可认为无肺泡Ⅱ型上皮细胞增生)测得血清SP-D浓度亦明显升高，24 h后仍持续升高，说明无肺泡Ⅱ型上皮细胞的增生仅有肺损伤发生时即可出现血清SP-D水平的增高。实验证明，SP-D可以作为反映肺泡损伤及肺Ⅱ型上皮细胞增生的良好指标，在肺损伤后4 h即可监测到血清SP-D浓度升高。

总之，人体及动物实验均证实ALI早期血清中SP-D浓度即开始升高，持续时间也较长，血清SP-D水平可以反映肺泡损伤、肺Ⅱ型上皮细胞增生及肺泡膜通透性的程度，而在BAL及肺组织中SP-D浓度变化尚无一致结论，可能与检测时间点的不同有关。

3.2 SP-D浓度在血液中升高的原因 目前SP-D出现在循环中的机制还不明确，可能有以下因素:①SP-D与磷脂的连接紧密程度不如其他肺泡表面活性蛋白，所以更易进入血液［19］。②炎症，如ALI或ARDS发生后肺血管通透性增加，可能导致肺泡SP-D向血管渗漏［20］。③肺泡Ⅱ型上皮细胞完整性的受损而致SP-D从细胞流出至肺泡及血液中［21］。以上推测可能为ALI时SP-D在血液中升高的主要原因，但也不能排除有炎性反应时血液循环中SP-D的清除率下降以及非肺器官(如黏膜细胞等)SP-D分泌量增加的可能性［22-23］。

3.3 SP-D与呼吸机通气模式 机械通气是ALI/ARDS的主要治疗措施，不当的通气模式会产生或加重呼吸机相关性肺损伤，从而加重全身炎性反应，而SP-D水平可以反映呼吸机相关性肺损伤的程度。Eisner等［24］将纳入研究的565例ALI/ARDS患者随机分为小潮气量通气组(6 mL/kg)和常规潮气量通气组(12 mL/kg)，监测基础水平及3 d后血清SP-D浓度，并统计病死率、机械通气时间等，结果显示基础SP-D水平死亡组(370例)明显高于存活组(195例)，高基础水平的SP-D与高死亡风险度相关(SP-D浓度每增加100 μg/L，OR 增加1.21;95%CI 1.08～1.35)，且机械通气时间增加(0.88 d，95%CI 1.41～ 0.36，P=0.001)，器官衰竭发生天数亦增加(1.06 d，95%CI，1.57～0.55，P=0.001);另外，小潮气量组 SP-D浓度由84(40～162)μg/L上升至143(69～243)μg/L，常规潮气量组SP-D浓度由77(37～172)μg/L上升至172(83～337)μg/L;两组SP-D浓度上升程度后者明显高于前者;此研究证明，机械通气可能造成ALI/ARDS血清SP-D水平的升高，小潮气量通气策略较常规潮气量通气可减少血清SP-D的增加程度，基础水平的SP-D浓度与病死率相关;认为SP-D水平的上升主要是因为肺泡上皮通透性的改变，因为ALI/ARDS早期尚无明显的肺泡Ⅱ型上皮细胞的增生，所以常规潮气量通气较小，对肺泡上皮细胞的损害增加致肺泡上皮通透性的改变是造成两组SP-D水平上升程度差异的原因。

3.4 SP-D作为ALI的生物标志物 ALI/ARDS是全身炎性反应失控的结果，多种炎性因子水平均有异常，而因为SP-D主要在肺部分泌，所以可以作为肺损伤程度相对特异性的生物标志物。Ware等［25］采用高PEEP与低PEEP机械通气治疗ARDS患者(549例)，检测基础水平包括SP-D的多种细胞因子(白细胞介素6、白细胞介素8、TNF受体、血管性假性血友病因子、纤溶酶原激活物抑制剂、细胞间黏附分子等)含量，根据患者预后情况分为存活组和死亡组，并且分别以生物标志物、临床预测指标以及两者综合制作了病死率模型，再行受试者工作特征曲线分析，结果显示存活组血清SP-D浓度明显低于死亡组;8种生物标志物的受试者工作特征曲线下面积(AUC)为 0.756(95%CI，0.733～ 0.821)，其中SP-D和白细胞介素8与患者的年龄、急性生理、慢性健康状况评分Ⅲ的病死率模型AUC值为0.834(95%CI，0.789～0.862);临床预测指标(包括急性生理与慢性健康状况评分Ⅲ、器官衰竭发生率、年龄、病因、肺泡-动脉氧合梯度、平台压)的AUC值为0.82，再综合这8种生物标志物AUC值为0.85。因此，单独这些生物标志物预测病死率价值仍需进一步证实。

4 结语

ALI/ARDS患者血液中SP-D水平明显升高，主要与肺泡Ⅱ型上皮细胞受损、增生、肺泡上皮及毛细血管通透性的增加等有关，因此SP-D的升高程度可以在很大程度上反映ALI/ARDS患者早期肺损伤程度，且与器官衰竭的发生、机械通气时间以及病死率相关。因此，SP-D可以作为ALI/ARDS患者评价肺损伤程度、预测病死率的一种较好的生物标志物，有望用于指导ALI/ARDS干预措施的选择以及临床疗效的评估。

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