N-乙酰半胱氨酸与急性肺损伤

1、N-乙酰半胱氨酸与急性肺损伤谢海辉 陈淼 朱昭琼 余志豪遵义医学院麻醉与危重医学教研室 563003 摘要 氧化应激、缺血再灌注损伤在急性肺损伤中的研究日益受到重视，近年研究显示，N-乙酰半胱氨酸具有多种药理作用，不仅是谷胱甘肽的前体，增加机体抗氧化能力，还可以直接清除自由基;减少花生四烯酸代谢产物和粘附分子产生，减少炎性细胞因子，抑制NO及其合成酶，保护蛋白酶抑制剂及肺泡型上皮细胞，并能下调NF-KB的表达等。在急性肺损伤的应用具有广阔的前景。关键词：N-乙酰半胱氨酸 氧化应激 缺血再灌注损伤 自由基。 急性肺损伤是指各种原因引起的呼吸衰竭，其最终形式即ARDS1，现对其发病机制的认识有了很

2、大的进展，认为是全身炎症反应在肺部的表现，与氧化应激、缺血再灌注损伤产生的大量氧自由基及炎症介质有密切关系，但其死亡率仍很高，主要缺乏有效的治疗手段。N一乙酞半胱氨酸( N-acetvlcvsteine, N A C)就作为一种黏液溶解剂应用于临床。自70年代末发现NAC对醋氨酚中毒有解毒作用后.其抗氧化活性开始受到重视。动物和临床研究显示.NAC对癌症、心脏病、H1V感染、重金属中毒以及其它以自由基氧化损伤为特征的疾病有潜在的治疗作用.对干燥综合征、流行性感冒、丙型肝炎、阵挛性癫痫也有一定的疗效.本文仅就NAC在急性肺损伤中的应用进展做一综述。1 对氧自由基的影响 许多研究表明，氧化应激是急

3、性肺损伤的重要发病机理之一。在氧化应激过程中，可产生大量的氧自由基，氧自由基作为重要的炎症介质之一，PMN、单核、巨噬细胞及嗜酸粒细胞均能产生氧自由基，它们受刺激后呼吸爆发，对机体产生一系列损害。氧自由基可在五方面参与急性肺损伤:（1）氧自由基可减弱中性粒细胞的变形能力，致中性粒细胞在肺循环的滞留、募集、活化；聚集的中性粒细胞释放活性氧加重肺部的炎症损伤；（2） 氧化应激可激活NF-K1、激活AP-1，而NF-K1可以调节炎症介质释放，促进中性粒细胞在肺内的滞留、活化；（3） 氧自由基可以调节中性粒细胞表面黏附分子的表达2，诱导IL-8的产生3；（4） 氧自由基所致白细胞的激活使人类的抗蛋白酶

4、如抗胰蛋白酶-I（1-AT）、白细胞蛋白酶抑制剂失活4，激活的中性粒细胞首先。释放ROS，ROS使1-AT失活，失活的1-AT对中性粒细胞弹性蛋白酶的抑制作用减弱5。（5）、引起脂质过氧化，产生新的氧自由基及产生放大作用。脂质产物丙二醛( MDA)，它与蛋白质酶发生交链反应，并与毗邻的蛋白质交链，便氨基酸遭到破坏。并增加PLA2的活性，催化花生四烯酸的合成和释放，而且能激活并释放PMN溶酶体酶，这些酶损伤血管内皮细胞，使肺毛细血管通透性增加。瑞典学者Lalllent6等研究发现NAC可以部分补充激话的粒细胞内GSH的水平从而减少中性粒细胞释放氧自由基的能力，降低氧自由基对肺组织的损害。法国学者

5、Domenighetti7等研究发现，给与NAC的急性肺损伤患者肺毛细血管内皮细胞中GSH的含量也明显增加提示NAC对肺脏的保护作用可能还与NAC能保护肺毛细血管内皮细胞受到氧自由基的损伤减少血管通透性有关。NAC进人白细胞内，转化为细胞内生理性抗氧化物，提高胞内还原水平，灭活白细胞内活性氧，免于被大量释放8。同时，NAC还可以与己释放于介质中活性氧(如H2O2、O2 , OH')结合，直接灭活介中的活性氧9 10。田昆仑11等研究证明NAC可明显增加肠系膜上动脉夹闭后肠和肺损伤的CNPSH、降低肺、肠的丙二醛（MDA)和髓过氧化物酶（MPO)。在偏二甲基脐和四氧化二氮吸入性肺损伤模型

6、中NAC能提高肺组织SOD和GSH一Px活性或防止其活性下降12。傅祖红13等研究表明NAC能显著降低烟雾吸入性肺损伤模型中肺组织MPO活性及H2O2含量。从而减轻肺损伤。2、对蛋白酶抑制剂的保护作用弹性酶是一种可断裂蛋白质多肽链从而分解蛋白质的酶类，它来源于炎症反应时聚集在肺部的炎症细胞，对肺组织具有破坏作用。生理情况下，肺部有足够的抗弹性酶类以对抗弹性酶对肺脏的破坏作用，如al-AT(al一抗胰蛋白酶)、分泌性中性蛋白酶抑制剂(SLPI)及a2一巨球蛋白等。病理情况下，由于抗弹性酶类的保护作用不足，同时由扣押在肺内的中性粒细胞释放的弹性酶增多，使弹性酶与抗弹性酶系统失衡，可造成肺损伤14。

7、在细胞外，氧自由基极易灭活al一抗胰蛋白酶含有甲硫氨酸的活性中心，其它的肺内抗弹性酶如SLPI也可被氧自由基以相似的途径灭活15氧自由基可以灭活抗弹性酶，抗氧化剂可被弹性酶灭活，氧自由基与弹性酶二者的联合作用加重了肺损伤的发生。研究显示，NAC能提高多种细胞内的还原型谷胱肽(GSH )储量，保护细胞内弹性蛋白酶抑制剂不被氧自由基灭活16.NAC还能减少吸烟者血清/血浆弹性蛋白酶水平;降低白细胞弹性蛋白酶活性;保护a1一抗胰蛋白酶免受H2O217 。迄今这一机制在慢性阻塞性肺气肿、肺间质纤维化，HIV肺部感染等肺损伤的保护作用也得到证明18.3、对NF一KB因子的影响 NF一KB是一种多向性转录

8、调节蛋白，能与多种细胞基因的启动子和增强子的KB序列位点发生特异性的结合。参与众多与免疫和炎症反应有关的基因的转录调控，在一系列的由细胞因子、炎症介质及蛋自酶类参与急性肺损伤的发病过程中发挥重要的作用。因为NF- KB对炎症因子的基因转录调控起至关重要的作用。Zhang等9报道NF-KB作为重要的DNA转录调控蛋白.其活性上调可导致包括TNF ,IL-6 ,IL-1 和细胞粘附分子等在内的近100种与细胞免疫反应有关的蛋白表达增多，于宝军等研究发现NAC在烧伤大鼠模型中有阻断单个核细胞内NF-K B活化下调促炎性细胞因子高表达的作用10。朱斌等发现在急性胰腺炎能在气道炎症防治中起着一定的作用。

9、在LPS诱发的大鼠急性肺损伤的模型中，转录和蛋白质合成.参与炎症反应l。从大量实验观察到.几乎所有刺激因素引起的NF KB活化均可被NAC所抑制9NAC可通过抑制气道和肺组织内的NF-KB的激话减轻急性肺损伤的炎症程度13。Carroll等2研究发现，大鼠TMCAO后再灌，15min后活性NF-kB的量明显增加而 NAC治疗后完全阻滞NF-KB的激活。4、对粘附分子的作用 粘附分子是存在于细胞表面的一类具有复杂功能的糖蛋白.介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质相互识别、相互粘着及信号传递.在免疫及炎症反应等生理、病理过程中起重要作用。在生理情况卜.大多数组织不表达或仅低水平表达ICAM- 1;炎症

10、反应时. ICAM-1水平上调。ICAM-1能促进中性粒细胞介导的细胞毒作用。ICAM-1等粘附分子能促进肺种、肺出血和低氧血症7。用:NAc抑制中性粒细胞在肺脏的浸润:中性粒细胞与血管内皮细胞上ICAM-1的表达对中性粒细胞粘附及浸润起关键性作用.研究表明活性氧作为基因信号转导分子.通过对反式作用因子的活性调控.启动ICAM-1表达.而 NAC可阻断这一过程的发生.抑制1CAM- 1过度表达.减少中性粒细胞在肺脏的浸润.抑制其对肺的损伤。曾祥君等发现NAC可以抑制CPB血清所致的培养血管内皮细胞ICAM- 1表达增加8。.M arui等11研究发现NAC可以抑制活性氧引起的ICAM-1及VC

11、AM-1过度表达.减轻肺损伤。 5、对细胞因子的影响 各种原因引起急性肺损伤均有大量细胞因子产生，如TNF-a, IL-1, , IL-8, IL-10, IL-12等，这些细胞因子引起一系列的炎症级链反应，参与肺损伤过程。 肿瘤坏死因子-a(TNF-a)是炎症反应中是重要的内源性介质，主要由单核/巨噬细胞和T淋巴细胞产生，它可活化PMN，使PMN粘附并脱颗粒及呼吸爆发，释放氧自由基，趋化并促进Fh分裂，刺激IL-1、IL-6、IL-8. IL-12及PAF的产生。IL-1B不直接活化炎性白细胞，但是可以引起IL-8的分泌，通过改变前炎症介质或抗炎症细胞因子的表达和影响组织中性粒细胞（PMN）

12、聚集而促进发展。IL-8作为第二介质受到极大的观注。肺组织内多种细胞都能分泌IL-8，如激活的单核/巨噬细胞、内皮细胞以及PMN等。IL-8通过PMN聚集导致肺损伤。用，形成脂质过氧化物，造成细胞损伤。大量研究2显示，NAC可抑制NF-KB的活性和支气管上皮细胞IL-1诱导的IL-8的分泌，朱斌等4研究报道.NAC通过抑制TNF a ,1CAM- 1的产生.对AP引发的肺损伤起保护作用。在通气机所致大鼠肺损伤模型表明NAC能使肺泡灌洗液和血清中炎症前细胞因子TNF-a,IL-lB水平较致伤组显著下降，从而减轻肺损伤5。Matsumoto等15研究发现.NAC能抑制IL- 8的产生.IL-8对嗜

13、中性粒细胞具有强烈的趋化作用。达。Hashimoto等16研究表明.应激中的肿瘤坏死因介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明显抑制TNF。诱导的p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6的激活.从而抑制p38 MAPK和MAPKK3/ MAPKK6介导的IL-8产生。 6、与花生四烯酸代谢产物的关系 肺部细胞能产生多种环氧化及脂氧化物代谢产物，参与肺损伤病理过程。ARDS患者BLAF中LTB. , LTC. , LTDa及血中TXI3和6-Keto-PGF1。增加，尿中第一天便可测到LTE.并持续5天以上。一般认为

14、，LTs类是强力的炎症介质，可明显增加小气道的通透性，LTI3;可致PMN聚集并脱颗粒，还可直接导致肺水肿。T1选促进血小板与PMN在微血管床中聚集，并引起血管收缩。PGI:可引起血管扩张，抵抗其它缩血管物质的作用。PAF是中性粒细胞、内皮细胞、血小板、肥大细胞等产生，在ARDS发病早期，血小板等受到血循环中致炎因子的影响而释放PAF PAF是很强的趋化因子，促进炎症细胞的聚集，激活PMN释放氧自由基等。Sci uto等2728研究了NAC对光气吸人性免肺损伤的保护作用，结果表明，NAC气道给药可降低白三烯及花生四烯酸代谢产物水平，抑制脂质过氧化，减轻肺水肿，降低肺动脉压，并减轻静水压性肺水肿

15、。7、对 NO及合成酶的影响 NO也是现在人们研究的一个重要领域，它主要由血管内皮细胞产生，血小板、巨噬细胞、中性粒细胞以及脑组织均含有一氧化氮合成酶(iNOS )。生理浓度的NO可维持血管的舒张状态。因此，用于治疗持续性肺高压，慢性阻塞性肺疾病，肺血管收缩的ARDS患者。然而，体内NO过多，也可产生一系列病理变化，用内毒素刺激内皮细胞产生过量NO,可导致内皮细胞损伤和死亡。 iNOS为一重要的促炎介质.其表达调控中最重要的是转录水平的调节。在正常生理情况卜. iNOS不表达或低水平表达。在ARDS病人.iNOS在严格调控下的诱导表达对于补偿内源性NO不足起重要作用.然而, 一旦.这种控制失效

16、。iNOS过量产生.就会诱导大量NO的产生。高水平的NO发挥其自由基性质危及生命。脂多糖致急性肺损伤时.iNOS mRNA表达也增强.其大量生成的NO可与超氧阴离（O-）反应生成过氧化亚硝基阴离子(CNOO- ) ,其通过对肺泡表而活性物质及内皮的毒性作用损伤肺组织，NO和iNOS在肺损伤发病机制中可能具有重要作用。NAG可以通过抑制iNOS而抑制NO的产生，有实验评估了给予NAG对于由iNOS产生的NO的作用.实验大鼠在腹腔注射了2 mg/ 100 g的脂多糖后产生了大量的NO,这个机制与NAC对iNOS的蛋自表达抑制作用有关5,在Rergamini等人的实验中也证实了在LPS引起损伤的动物

17、体内加用NAG可以调节NO的产生，并证实其主要是由于NAC对iNOS mRNA的表达有抑制作用。另外.NAC还可以通过抑制NF- KB的活性来减少NO的产生对机体造成的损害6 朱斌2等研究显示抗氧化剂NAC(特别是在胰腺炎造模前应用)有抑制肺N F- KT3活化的作用.可下调肺组织iNOS mRNA8、对肺泡型上皮细胞(Alveolarepithelial type ,AT-)及肺表面活性物质的保护作用：肺泡型上皮细胞(AT-) 不仅通过分泌肺表面活性物质稳定肺泡张力,也参与损伤后肺部的免疫和防御反应。AT-的损伤是肺损伤的关键环节, AT-又是氧毒性的主要靶细胞，其受损程度无疑将影响肺损伤后

18、的修复,因此对AT-的损伤机制和保护研究具有重要意义。NAC为含活性琉基化合物，可直接灭活活性氧，并可转化为体内重要的还原性谷胱肽，维持细胞内氧化还原电势稳定，解除活性氧对TTF1活性抑制，从而促进吸入伤后SPA表达4黄恩等19通过体外实验研究发现，NAC能减轻多形核中性粒细胞(PMNs)激活对培养AT-损伤的程度素。NAC能预防毗咯烷二硫代氨基甲酸盐对表而活性物质蛋白A ( SP-A) ,SP-B mRNA的抑制效应18。傅祖红20等研究发现NAC能改善吸入伤后肺表面活性物质的活性存，提高肺顺应性9、其他 张艰1等研究发现在大鼠急性肺损伤模型中NAC能抑制p38MAPK的激活. 另外大量研究表明NAC能