药学论文肺表面活性蛋白b在新生儿呼吸窘迫综合征中的作用

1、肺表面活性蛋白B在新生儿呼吸窘迫综合征中的作用【关键词】肺表面活性蛋tlB新生儿呼吸窘迫综合征新生儿呼吸窘迫综合征(respiratory distress syndrome of newborn, NRDS)是引起新生儿呼吸衰竭的主要疾病，也是新生儿特别是早产儿 死亡的主要原因。其发病主要机制是山于缺乏肺表面活性物质(pulmonary surfactant, PS),导致肺泡表面张力增加，肺泡塌陷。临床医学、流行病学 及生物化学都充分证明NRDS是一种多因素、多基因疾病13 o目前认为NRDS与PS中肺表面活性物质蛋白(surfactant protein, SP)合成减少有 很大的关系，

2、表面活性蛋口 B (SP B)是其中最重要的一种，直接发挥降低肺 泡表面张力的作用4。近年来，一些SP的遗传性变异，尤其是SP B基因变 异，已被证实是NRDS病因中的危险因子5 8 o国外研究发现新生儿SP B 减少或缺陷与某些基因突变相关9。1肺表面活性物质PS是指分布于肺泡内具有降低气液界面表面张力的物质，主要山肺泡II型上皮 细胞合成，具有高度表面活性，存在于被覆肺泡表面的液体中。其主要生理功能是 降低肺泡表面张力，维持肺泡结构之间的相对稳定，调节肺顺应性，防止肺泡萎陷 和肺水肿。PS为磷脂蛋白复合物，其中磷脂约占90鮎主要存在形式为二棕搁酰 卵磷脂(dipalmitoyl phosp

3、hatidylcholine, DPPC)和磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG),对降低肺泡表面张力有重要作用。PS中与 磷脂分子相互作用的特异性蛋白质称为SP,约占8%10%o迄今为止已发现4 种SP,根据发现的顺序命名为SP A、SP B、SP C、SP D 4种亚型。其 中，SP A、SP D为大分子亲水性SP, SP B、SP C为小分子疏水性SP, 它们是PS降低肺泡表面张力的必需物质。SP促进磷脂向液体表层分布并扩散， 疏水性SP B、SP C功能最强，能独立发挥生理效应，且与SP C相比， SP B作用更强。2 SP B的分子生物学特性及生理功能SP B

4、分子生物学特性SP B基因(SFTPB)位于人类第2号染色体短臂，约9.5 kb,由11个外显 子和10个内含子组成，第11外显子是不可译的。SFTPB编码2 kb mRNA转 录物，该转录物在去除23个氨基酸组成的第一信号肽后被翻译成含381个氨基 再麥B勺SP B直了体蛋白(precursor protein, proSP B),分子量约 42 kDao proSP B具有一个典型的疏水性起始序列，使之能顺利通过内质网 孔进入加工处理过程。第129131和311313位氨基酸经糖基化作用，N末端糖基化位点被g.l580CT清除，使131位苏氨酸被异亮氨酸取代，再经过 曲组织蛋白酶H及其它蛋

5、口参与的一系列蛋口水解过程，去除C 、N 末端的 氨基酸，最终形成只有79个氨基酸的成熟SP B,曲第67外显子编码10,11 OSP B的表达具有组织细胞特异性，主要在肺泡II型细胞合成和分泌，是以同 源二聚体形式存在的疏水性蛋口，山二硫化物连接2条含有79个氨基酸残基的多 肽链组成。每条多肽链含有3个二硫化物桥：Cys8 Cys77、Cysll Cys71、Cys25 Cys46,每个多肽链的Cys48形成链间二硫键，可维 持SP B稳定性。每个SP B分子拥有45个两亲性的a螺旋结构区，成双 反向平行排列，SP B分子带正电荷。成熟SP B合成后贮存于板层体，其疏水 面富含亮氨酸、异亮氨

6、酸、織氨酸，可与磷脂膜相互作用，共同进入分泌途径。SP B生理功能SP B的主要生理作用为促进磷脂在肺泡表面形成稳定的单分子层，从而降低肺 泡表面张力、防止呼气末肺泡塌陷、增加肺顺应性、促进肺间质液体回流。仅含有 SP B和脂质的表面活性物质可以改善PS缺失肺的压力 容积曲线，并能有效 治疗NRDS动物模型的PS缺失。3 SP B缺失3.1 SP B基因表达的调节SP基因属发育控制基因家族，在人类妊娠前3月胎肺中，SP B基本不表达， 在妊娠1518周时，气管、支气管上皮细胞即可见SP B mRNA和表达蛋白， 此后呈进行性增加；在妊娠1324周内，Northern F|J记分析表明SP B增

7、加 达成年肺的50紅 在妊娠后3月内，SP B inRNA及其表达蛋白水平与PS磷脂 水平升高平行，合成分泌增加，羊水中可检出这些蛋白。人类SP B基因启动子为 lbp73bp,结构复杂，其中结合有甲状腺转 录因子 1 (TTF 1)和肝细胞核肉子 32(HNF 32)。SP B启动子活性 依赖于各种因子对启动子上游和下游区的相互作用。TTF 1作为特异性转录因 子，能进入核内结合SP B基因上游顺式作用元件而实现对SP B基因表达调 控。TTF 1通过基序CTNNAG TCAAG连接到DNA结合位点。TTF 1结合位 点的突变可阻碍TTF 1重组体与DNA结合，从而显著抑制SP B启动子活

8、性，以致SP B蛋白合成减少。HNF 32也有促进启动子的作用。核因子 KE(NF KB)结合位点突变可引起SP B启动子活性降低40%oSP B基因表达也受一些体液因素的调节。SP B基因中（G/C） GGT（A/T） CA （A/C） NNTGT（C/T）CT片段是可与糖皮质激素受体结合的共同序列，称为 糖皮质激素反应元件（GRE）。SP B基因在5端侧序列的700 bp内含有4个GRE。糖皮质激素对SP B有单相上调作用，在人胎肺移植培养中能刺激 SP B mRNA表达增强，在H820核H441细胞系中也有相似结果。SP基因中 CTGACGTCAG片段是与CAMP调控作用有关的共同序列，

9、成为CAMP反应元件（CRE）。SP B基因的第1内含子中有CRE, CAMP对SP B表达主要是抑制 作用。视黃酸（retinoic acid, RA）能促进SP B mRNA的生成及量的增加12 o目前，大多数研究均支持RA能够上调SP B基因表达，具体通过 RA RAR轴这一信号途径直接作用于SP B基因。而且，RA还可以通过增强 mRNA的稳定性、减慢降解速率来提高mRNA的水平12 o而具有强烈致炎效应 的肿瘤坏死因子a （TNF a）可降低人肺腺癌细胞系中SP B mRNA水平，具 有效量依赖关系。TNF a的抑制性作用与经蛋口激酶C依赖通路的作用一致。 有文献报道，TNF d对S

10、P B mRNA表达的抑制是通过基因3端非翻译区的顺式作用序列介导的13 oSP B基因突变Nogee发现新生儿SP B减少或缺失不仅与肺发育程度相关，也与基因结构变 异有关8。SP B等位基因具有多态性，其突变率为百万分之三，某些特异位 点突变可造成SP B蛋口合成障碍。通过釆用基因克隆和DNA测序等基因分析技 术，发现这些基因突变主要分布在SP B基因的前9个外显子上，以第2、4、7 外显子分布尤其，主要包括无义密码子、错义、移码和剪接位点突变。最常见的突 变是1981年Teja K等首先发现的位于SFTPB第4外显子的154 9CGGA（121ins2） o这种突变的频率是1/1 000

11、1/3 000,约70$ SP E缺失病 例与其有关8, 15 o这种突变导致移码并在第6外显子产生提前终止翻译的密 码子，生成一种易变RNA转录物，使proSP B及成熟SP B缺乏，并引起 SP C前体蛋白的不完全表达14, 15 o然而，121ins2突变不是SP B缺失的唯一原因。近年来，许多学者对SP B 基因突变进行了大量研究。前已发现30多种引起部分或完全SP B缺失的隐 性功能缺失性突变8, 1422 o Balland等17发现在第7外显子上存在点突变（R236C）Arg236-Cys（CGC-TGC）,这种突变没有影响转录或mRNA 的稳定性，但降低了 SP B的翻译效率和

12、（或）改变了初始翻译产物的加工，从 而使SP B含量减少。Nogee等8通过对32个患SP B缺失婴儿的两对 等位基因进行检测，发现了 15种SP B基因突变。同时还发现第9外显子包含 些同源序列（CCCTG和TG A/G A/G G/T A/C）,它们可能与一些小的插入 和缺失有关。另一常见无义突变位于第4外显子g.1580,使第131密码子中异 亮氨酸取代苏氨酸，清除5端糖基化位点23。Daniel J Wegner等24发现SFTPB中2958 bp缺失，即从g.3103 （3 端193bp到第6 外显子完）到g-6061 （5 端28 bp到第9外显子开始），是目前发现的遗 传性SP

13、B缺失中最大的缺失。3.3 SP B缺失发病机制SFTPB基因突变既可能引起SP B mRNA的缺失，也可能生成异常SP B前 体蛋白，使蛋白错误加工，从而影响活性SP B的生成25。而SP B或其 proSP B调节维持PS内环境稳定的许多方面，包括处理proSP C.组装 LB、形成TM、生成有效的PS薄膜及表面活性脂质和蛋口的再利用。SP E缺失 导致PS结构异常、功能下降及LB结构的破坏26。用稳定的同位素标记PS 前体研究发现，在体外和患病婴儿中磷酯酰胆碱（phosphatidyl choline, PC）组分及合成是正常的26 , PG减少，L/S1.5） O电镜下 SP B缺失的

14、动物肺泡II型上皮细胞完全缺乏LB,这是山于缺乏SP B而导致 不能包装PS磷脂成为同心性板层结构所致27 o SP B是肺泡II型上皮细胞 正常组装合成表面活性脂质和SP C所必需，在SP B缺失时，SP C不能被 处理转变为活性形式。proSP C形成的6 kDa产物保留了 paSP C肽氨基 末端侧面12个氨基酸，说明proSP C在处理过程中最后的分裂没有发生，不 能生成成熟SP C,最终导致功能性LB缺乏28 o这种未处理proSP C在 体外抑制PS功能并可能由于SP B缺乏而导致PS功能障碍。因此，SP B缺 乏患儿呼吸衰竭也可能是多因素的，如上述PS磷脂及蛋口的异常加工和分泌、

15、LB 缺乏、SP C缺乏等，而不仅仅是因为缺乏SP Bo3.4 SP B缺失临床病理特点1993年报道了第1例家族遗传性SP B缺失，该家族中有3个临床特征相似 的患儿，均为足月儿，都迅速发展成了严重的呼吸衰竭，其临床及X线摄片均与 早产儿NRDS相似。随后的大量研究显示，SP B缺乏是一种常染色体隐性遗传 病，通常发生在足月儿，其生后不久即出现严重的、持续的、进行性的呼吸窘迫， 一般在生后12 h内。胸片表现为弥漫性肺泡浸润、肺泡塌陷、网状颗粒浸润和支 气管充气影。大多都有类似家族史。尽管给予氧气和辅助通气、PS替代和（或） 体外膜式人工氧合法（ECMO）等治疗，大多数患儿仍在出生后第1周或

16、第1月内 死亡。PS替代疗法无效，患儿通常没有或只有短暂性的治疗反应。U前，肺移植 是其唯一选择。也有人提岀基因疗法，但目前尚没有具体研究报道。最初发现的SP B缺失患儿组织学表现为肺泡蛋白沉积症。但随着对更多患儿 的研究发现，并不是所有的患儿都有明显的肺泡蛋白沉积症表现。一些121ins2 纯合子突变SP B缺失患儿肺移植时组织学表现为巨噬细胞堆积，更像典型的脱 屑性间质肺炎，仅有很少病例表现为肺泡蛋白沉积症29。在尸检或活检时发 现肺部明显的组织学异常，表现为弥漫性肺泡和支气管损害、肺膨胀不全、透明 膜、间质性肥厚、II型细胞肥大及肺泡巨噬细胞和蛋口在肺泡堆积。气管吸出物标本用ELISA或

17、免疫印迹法分析，存在SP B免疫反应（H前仅限 于对真空吸引分娩的研究），说明该婴儿不可能是遗传性SP B缺失。如果该标 本中未测到SP B,而是存在6 kDa的未完全处理的proSP C,则要高度怀疑 SP B缺失。然而，SP E缺失只有当基因组DNA序列分析中检测到突变时才能 确诊。应与PS生成不足、ABCA3缺乏、全身或局部感染、肺静脉回流梗阻引起 的心脏疾病及其他原因引起的肺泡蛋白沉积症相鉴别。综上，SP B在PS系统的结构、代谢及功能方面都有着重要作用。SP B缺失 将导致新生儿致命性呼吸窘迫。对一些不明原因的致命性呼吸窘迫要考虑SP B 缺失可能。对SP B缺失病因及治疗的研究可提

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