引用本文： 田喆, 岑麗蘭, 董玨, 蔣玉潔, 廖品琥. 內皮素-1在急性呼吸窘迫綜合征發病機制中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(12): 895-900. doi: 10.7507/1671-6205.202106024 復制
急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是由肺泡–毛細血管屏障功能障礙所致急性肺損傷（ALI）進一步發展而來，是一組嚴重的臨床綜合征，死亡率高達30%～60%[1]。多種肺內外因素均可導致ARDS的發生，例如肺炎、敗血癥、胃內容物吸入和重大創傷等。ARDS的主要病理生理特征是肺水腫和肺部炎癥，白細胞和血小板的異常積聚和活性增強，伴隨著嚴重的低氧血癥。內皮素-1（ET-1）是一種含有21個氨基酸的肽類，屬于內皮素家族的亞型之一，以旁分泌和自分泌方式普遍表達的應激反應調節劑，被認為是一把健康和疾病的雙刃劍。ET-1對平滑肌細胞具有血管收縮作用，有助于維持內源性血管舒縮功能，常常被當作是評估內皮功能的標志物[2]。隨著ET-1與呼吸系統疾病的關系日益密切，現已證實ET-1參與原發性和繼發性肺動脈高壓[3]、支氣管哮喘[4]等呼吸系統疾病的病理生理過程。而ET-1在ARDS的病理生理及臨床研究中也受到重視。研究發現ARDS急性期患者ET-1水平升高[5]，這提示ET-1可能與ARDS的發病機制有關。隨后的研究發現ET-1在ARDS發病機制中發揮多效作用，且內皮素受體拮抗劑在ARDS實驗動物表現出積極作用[6]。本文就ET-1在ARDS發病機制中的作用以及內皮素受體拮抗劑在ARDS治療中的研究現狀進行重點介紹，為ARDS治療新靶標的研發提供理論基礎。
1 內皮素系統
內皮素系統包括：（1）由21個氨基酸組成的多肽家族內皮素（ET），ET又分為ET-1、ET-2、ET-3三種亞型；（2）內皮素A受體（ETAR）、內皮素B受體（ETBR）；（3）內皮素轉化酶。
1.1 ET-1
ET-1于1988年在培養的主動脈內皮細胞上清液中首次被發現，具有高效而持久的血管收縮作用[3]。對ET-1的深入研究表明，ET-1是一種廣泛分布的多功能激素，可以旁分泌和自分泌兩種方式起作用。ET-1及其相關的異構體ET-2和ET-3通過兩種受體亞型ETAR和ETBR傳輸信號，在神經發育、細胞增殖、鈉排泄、鹽穩態，以及調節細胞生長方面具有重要生理功能[7-11]。
1.2 內皮素受體
內皮素受體屬于G蛋白偶聯受體，主要有ETAR和ETBR（ETBR包括ETB1R和ETB2R）兩種類型，介導ET起著不同的作用。ETAR與ETBR共有約60%的序列相似性[12]。
1.2.1 ETAR
ETAR主要位于血管平滑肌細胞（VSMC），介導血管收縮、細胞增殖和促炎作用。當ET-1與ETAR結合時，能夠激活磷脂酶C，生成三磷酸肌醇和甘油二酯，進而反向刺激鈣的釋放，引起血管收縮[13]。此外，當其二者結合時，還能激活其他信號通路，例如激活磷脂酶D介導甘油二酯產生，激活磷脂酶A2誘導花生四烯酸釋放，激活絲裂原活化的蛋白激酶級聯反應。這些信號通路參與了血管平滑肌張力的短期調節，以及血管和心肌細胞生長的長期控制[14]。
1.2.2 ETBR
與ETAR相反的是，當ET-1與ETBR結合時，可通過增加一氧化氮（NO）和前列環素的產生來介導血管舒張，并通過溶酶體途徑清除循環中的ET-1，發揮“清除受體”的作用[15]。此外，ET-1的生理作用受ETBR位置的影響。研究表明，位于VSMC上的ETB2R可介導血管收縮作用[16]，而位于內皮細胞上的ETB1R介導NO和前列環素的釋放，從而引起血管舒張反應[17-18]。內皮細胞上的ETBR除了肺血管舒張特性外，在肺動脈高壓的病理背景下，其血管收縮作用可能比在正常肺血管系統中更為明顯[19]。
ET-1還被認為是有效的促分裂原，具有誘導多種細胞類型（包括VSMC）增殖的能力[20]。研究表明，ET-1的增殖效應可能是由較大肺動脈中的ETAR和阻力血管中的ETAR和ETBR介導的[21]。
2 ET-1在ARDS中的表達情況
2.1 微生物及脂多糖可誘導多種細胞高表達ET-1
脂多糖（LPS）及多種微生物均可誘導肺泡上皮細胞、氣道上皮細胞、巨噬細胞及內皮細胞等高表達ET-1。Hu等[22]發現LPS刺激豬髖動脈內皮細胞可使上清液ET-1、血栓素B2、IL-1β蛋白表達水平明顯升高。本課題組取LPS刺激A549細胞4 h的單個時間點進行研究，發現exNC+LPS組較空載體exNC組ET-1 mRNA表達量增加（4.89±0.51）倍（P<0.05）[23]。Yang等[24]的研究則發現使用LPS刺激豚鼠氣管上皮細胞8 h后，ET-1釋放量升高1.6～1.8倍，β2-腎上腺素受體激動劑可下調LPS導致的ET-1高表達。Wahl等[25]使用LPS刺激小鼠骨髓來源巨噬細胞，結果顯示細胞及上清液ET-1表達水平以時間和濃度依賴的方式逐漸升高，機制研究提示LPS通過TLR4/NF-κB信號通路調控巨噬細胞ET-1表達；使用大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌及馬紅球菌刺激巨噬細胞亦可導致ET-1轉錄水平升高、釋放增加；而使用白色念珠菌、釀酒酵母菌及利什曼原蟲等真核微生物刺激巨噬細胞則僅導致ET-1表達水平的輕微升高或不升高。
2.2 ALI/ARDS動物模型肺組織及外周血高表達ET-1
本課題組在尾靜脈注射LPS誘導的ARDS大鼠模型中發現，ARDS大鼠血漿ET-1與肺組織ET-1水平均顯著高于對照組，且孤兒核受體Nur77可通過核因子（NF）-κB和p38 MAPK信號通路調控ET-1的表達水平。另外，Jesmin等[26]發現在腹腔注射LPS誘導的ALI大鼠模型中，血漿ET-1水平顯著高于對照組，同時，肺組織ET-1和ETAR表達均升高，而ETBR表達降低，且此作用呈時間依賴性。Kamiyama等[27]在整肺灌洗ARDS兔模型中亦發現ARDS組兔血漿和肺組織ET-1水平均顯著高于對照組。同樣地，在油酸所致ALI犬模型中，ALI組犬血清及肺組織ET-1水平均明顯高于對照組。Cox等[28]則發現在正常綿羊肺組織中ET-1僅表達于氣管上皮基底層細胞，而在香煙所致肺損傷綿羊中，ET-1不僅在上呼吸道上皮細胞及黏液腺細胞中的表達明顯升高，還在細支氣管上皮細胞、氣道平滑肌細胞、血管組織和肺泡管平滑肌中表達。
血管生成素-1（Ang-1）是酪氨酸激酶受體Tie2的配體，可抑制內皮細胞凋亡，減少血管滲漏，抑制炎癥標志物的誘導，表明其具有多樣化的血管保護、抗炎作用。因此，McCarter等[29]在LPS誘導的ARDS大鼠模型中研究了基于細胞的Ang-1基因轉移對ET-1產生的影響。Ang-1基因轉移使LPS誘導的ET-1 RNA和灌洗液ET-1蛋白減少。ET-1的下調與肺部炎癥的改善相關，如白細胞浸潤減少和肺泡間隔內增厚。這無疑是給ARDS提供一種新的治療策略。
2.3 ARDS患者肺組織及外周血高表達ET-1
血漿ET-1水平升高或可作為不良預后的早期標志。Dobyns等[30]對23例重癥ARDS患兒在發病7 d內進行了血漿ET-1和細胞因子水平［白細胞介素1（IL-1）、白細胞介素6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）］一系列測定。結果顯示ARDS患兒血漿ET-1和IL-6水平升高，并且死亡患者在病程早期血漿ET-1水平顯著高于幸存者。在ALI/ARDS病理生理過程中，肺部或為ET-1的生成部位，且ET-1或許參與了通透性肺水腫的發生發展。Sanai等[31]發現膿毒癥以及膿毒癥合并ARDS患者血漿ET-1水平顯著高于非膿毒癥非ARDS機械通氣患者，且ET-1水平與器官衰竭評分及耗氧量呈正相關，與氧合指數呈負相關。此外，Nakano等[32]對兩家附屬醫院重癥監護室（ICU）的ALI/ARDS患者進行橫斷面研究，在診斷當天對患者行支氣管鏡收集上皮襯液（ELF），并以接受支氣管鏡檢查的孤立性肺結節患者作為對照。結果顯示，在23例ALI/ARDS患者ELF中ET-1水平顯著高于對照組，且與ELF中的白蛋白濃度呈正相關，與氧合指數呈負相關。
3 ET-1在ARDS發病機制中的作用
猶如其他細胞因子一樣，ET-1也是一把雙刃劍，生理狀態下它的存在有利于機體自身穩定的調節，病理狀態下它的增高或降低則可能破壞機體的自穩態。研究者已從肺泡–毛細血管屏障、肺泡液清除（AFC）、炎癥反應、血管通透性介質等方面探討ET-1在ARDS發病過程中的作用。
3.1 破壞肺泡–毛細血管屏障
肺氣–血屏障主要由肺泡上皮和肺泡毛細血管內皮兩層構成，形成三個獨立的間隔：血液、間質和肺泡空間。肺泡–毛細血管屏障受損是ALI/ARDS的關鍵特征。ARDS時升高的ET-1增加了毛細血管靜水壓，誘導炎癥細胞的募集，并上調增加血管通透性的介質，導致肺泡–毛細血管屏障功能障礙。肝素結合蛋白是由中性粒細胞釋放的促炎因子，在膿毒癥病理生理過程中，可導致血管通透性增加。給豬靜脈注射ET-1可導致其血漿肝素結合蛋白水平升高，血管外肺水、平均肺動脈壓升高，促使肺水腫的形成[33]。內皮型一氧化氮合酶（eNOS）與肺泡–毛細血管屏障相關。屏障的完整性依賴于由eNOS在局部產生的NO[34]。有報道稱，eNOS敲除小鼠在肺泡發育過程中發生肺泡毛細血管發育不良[35]。此外，eNOS Ser1177磷酸化和其他關鍵磷酸化位點的激活會導致eNOS活化[36]，打破NO/ET-1平衡，進一步破壞微循環灌注的動態平衡。因此，我們猜測LPS刺激ARDS發生時異常的eNOS活性可能助長ET-1引起的過度損傷。
3.2 抑制AFC
在ALI中，肺泡–毛細血管屏障通透性增加、靜水壓和滲透壓的變化導致了肺水腫的形成[37]。肺液平衡是由功能性肺泡細胞主動離子轉運后的液體運動和肺泡–毛細血管屏障通透性的結果[38]，如鈉（Na+）能夠主動從肺泡腔轉運，穿過肺泡上皮，進入肺循環，形成滲透梯度，負責清除肺水腫[39]。在這其中起主要作用的轉運蛋白是Na，K-ATPase。當Na，K-ATPase的活性受到抑制時，經由胞吞作用和隨后的蛋白質降解，導致Na+轉運受到抑制，因此，AFC降低。ET-1激活內皮ETBR并增加NO濃度，進而降低肺泡上皮細胞中的Na，K-ATPase活性，從而降低AFC[40]。此外，Berger等[41]報道，ETBR參與了ET-1誘導的戊巴比妥鈉麻醉的SD雄性大鼠AFC的減少。ET-1通過抑制阿米洛利敏感的Na+通道，抑制麻醉大鼠肺泡液的清除，其抑制作用來自于ETBR的激活。
3.3 促進炎癥反應
ET-1促進血管壁炎癥細胞的遷移和激活，而血管壁內的炎癥環境也會導致ET-1在蛋白水平上的上調。已發現ET-1與涉及轉錄因子（如NF- κB）的激活和促炎細胞因子（包括TNF-α、IL-1和IL-6）表達的炎癥反應相關[42]。這些轉錄因子和促炎細胞因子反過來刺激ET-1的產生[43]。血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）是參與多形核白細胞（PMN）轉運過程和調節組織炎癥發生和擴大的一種黏附分子。ET-1介導VCAM-1在人氣管平滑肌細胞上表達，促進病原體相關氣道炎癥的發生和放大[44]。
此外，在多種細胞類型如血管內皮和平滑肌細胞中，在炎癥反應期間過量的促炎細胞因子激活前列腺素的產生。前列腺素由環氧合酶（COX）合成。在這個過程中，磷脂酶A2催化膜磷脂中花生四烯酸的釋放，而COX則催化花生四烯酸轉化為前列腺素。COX-1在大多數組織中在正常條件下結構性表達，參與調節正常的生理反應并控制血管穩態。然而，在大多數正常細胞和組織中無法檢測到COX-2，在炎癥細胞中其表達增加。因此，COX-2可能在包括血管炎癥在內的各種炎癥反應的發展中起關鍵作用。最近的研究表明，ET-1通過MAPK和NF-κB誘導COX-2表達和前列腺素E2釋放[45]。
ET-1增強黏附分子在血管內皮細胞上的表達，并促進PMN的聚集，從而引起炎癥和內皮功能障礙。Li等[46]認為ET-1通過NADPH氧化酶途徑產生O2-增強動脈VCAM-1表達，從而誘導炎性細胞在血管表面牢固黏附[47]。在大鼠小腸中ET-1會引起PMN積累、氧化應激和黏膜功能障礙[48]。此外，阻滯ET受體后發現缺血心肌中PMN的積累和髓過氧化物酶的活性減弱[49]。Anggrahini等[50]的實驗也表明由頸動脈結扎引起的血管損傷導致血管炎癥和新內膜形成，該作用在血管內皮ET-1敲除小鼠中減弱。
3.4 上調增加血管通透性的介質
血管內皮生長因子（VEGF）是增加內皮屏障通透性的一系列血管生成肽的一部分。ET-1可上調肺組織VEGF表達水平，進而增加了肺內血管滲漏，從而促進肺水腫的形成，但是Thickett等[51]發現，與高危受試者相比，ARDS患者ELF中的VEGF水平最初是降低的，而當ARDS緩解時，ELF中的VEGF水平會以一種時間依賴的方式增加。另外，在一項使用支氣管鏡顯微取樣方法的研究中，Koh等[52]觀察到存活的ALI/ARDS患者ELF中的VEGF水平高于未存活的患者。這些相互矛盾的數據表明，VEGF在高通透性水腫中具有潛在的雙重作用。在ARDS等呼吸系統疾病中，細胞凋亡導致肺泡Ⅱ型細胞減少，可能減少肺泡間隙VEGF的生成，并參與肺灌注的減少。目前關于VEGF在ALI/ARDS的數據支持VEGF可能在早期參與血漿外滲的發展，進一步還可能參與受損的內皮–上皮屏障的恢復過程[53]。
4 內皮素受體拮抗劑對ARDS的治療作用
內皮素受體拮抗劑通過阻斷ETAR和ETBR拮抗ET-1的作用。波生坦是一種雙重內皮素受體拮抗劑，對ETAR具有高度選擇性，可改善肺動脈高壓患者的癥狀和肺血流動力學。?zdemir等[54]發現腹腔注射波生坦可降低低氧誘導新生大鼠肺組織IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10水平，減輕肺損傷。Patel等[55]使用ETA拮抗劑HJP272治療LPS誘導肺損傷倉鼠，發現HJP272治療24 h后顯著降低BALF中性粒細胞總數、BALF腫瘤壞死因子受體1（TNFR1）陽性巨噬細胞數量及肺泡間隔細胞凋亡，明顯減輕肺組織病理損傷程度，提示HJP272可通過減少中性粒細胞等炎癥細胞的內流來減輕LPS對肺組織的損傷。同時，該研究發現，在氣道內滴注LPS前給予ET-1滴注，可明顯增加BALF中性粒細胞及TNFR1陽性巨噬細胞數量，加重LPS誘導的肺損傷程度。而在百草枯誘導肺損傷大鼠模型中[56]，波生坦可降低肺組織轉化生長因子-β、羥脯氨酸，減少炎癥細胞在肺間質和肺泡中的聚集，減輕肺水腫及肺泡出血，電鏡觀察則發現波生坦可減輕Ⅱ型肺泡上皮細胞線粒體腫脹、嗜鋨性板層小體空泡化、內質網破壞等超微結構的改變。除此之外，波生坦還可通過減少PMN產生的游離氧自由基[57]、減少循環中性粒細胞浸潤、減少肺微血管床滲出[58]、降低肺動脈壓力、改善肺纖維化等作用在肺損傷動物模型中發揮肺保護作用。除動物研究外，波生坦作為輔助治療手段可改善H7N9感染所致ARDS患者的臨床狀況[59]。替唑生坦可競爭性拮抗ET-1與攜帶ETAR和ETBR的細胞和組織特異性結合，在一些誘導性肺損傷的動物模型中，它能有效降低肺動脈高壓和肺血管阻力[60-61]。Walweel等[61]研究體外肺灌注聯合替唑生坦給藥是否可以改善臨床相關的6 h綿羊腦干死亡模型中供體肺的質量，發現替唑生坦給藥可改善腦干死亡后的肺部氣體交換，并在體外肺灌注期間改善肺部的氧合作用。
在嚙齒動物模型中，一些可能的治療方案如果在損傷發生之前施行可有效地防止肺損傷，但是一旦損傷嚴重，這些方案在救治動物方面的效果就略顯疲態。這些發現表明一些治療方案可能在阻斷ARDS初始致病級聯事件（如白細胞募集、血小板激活和微血管凝集）時的效果優于逆轉肺泡–毛細血管屏障損傷后的肺損傷。
5 結語
ARDS是多種因素參與的復雜的病理生理過程。炎癥反應在其中占有重要作用。內源性ET-1與ARDS的炎癥反應密切相關，它促進細胞因子和趨化因子的產生及其他炎性介質的釋放，在ARDS的病理生理學中發揮關鍵作用。內皮素受體拮抗劑的實驗研究證明了它們在減輕ARDS炎癥反應和ARDS臨床治療中的應用前景。但目前ARDS發病時ET-1升高的機制及變化趨勢，肺血流動力學的改變與ET-1的相互影響，臨床治療措施（如機械通氣和連續性血液濾過等）對ET-1水平的影響，及內皮素受體拮抗劑臨床應用中適宜人體應用的種類、給藥途徑和劑量有待進一步研究。
總之，ET-1作為細胞因子之一，可調節機體內環境穩態、參與各種炎癥反應，在眾多生理及病理過程中起著重要的作用。深入研究ET-1在ARDS發病機制中的作用，不但有助于加深對ALI/ARDS病理生理過程的認識，也為尋找影響ET-1合成、釋放及受體的藥物奠定基礎，從而有望將ARDS的防治水平推進到一個新的階段。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）是由肺泡–毛細血管屏障功能障礙所致急性肺損傷（ALI）進一步發展而來，是一組嚴重的臨床綜合征，死亡率高達30%～60%[1]。多種肺內外因素均可導致ARDS的發生，例如肺炎、敗血癥、胃內容物吸入和重大創傷等。ARDS的主要病理生理特征是肺水腫和肺部炎癥，白細胞和血小板的異常積聚和活性增強，伴隨著嚴重的低氧血癥。內皮素-1（ET-1）是一種含有21個氨基酸的肽類，屬于內皮素家族的亞型之一，以旁分泌和自分泌方式普遍表達的應激反應調節劑，被認為是一把健康和疾病的雙刃劍。ET-1對平滑肌細胞具有血管收縮作用，有助于維持內源性血管舒縮功能，常常被當作是評估內皮功能的標志物[2]。隨著ET-1與呼吸系統疾病的關系日益密切，現已證實ET-1參與原發性和繼發性肺動脈高壓[3]、支氣管哮喘[4]等呼吸系統疾病的病理生理過程。而ET-1在ARDS的病理生理及臨床研究中也受到重視。研究發現ARDS急性期患者ET-1水平升高[5]，這提示ET-1可能與ARDS的發病機制有關。隨后的研究發現ET-1在ARDS發病機制中發揮多效作用，且內皮素受體拮抗劑在ARDS實驗動物表現出積極作用[6]。本文就ET-1在ARDS發病機制中的作用以及內皮素受體拮抗劑在ARDS治療中的研究現狀進行重點介紹，為ARDS治療新靶標的研發提供理論基礎。
1 內皮素系統
內皮素系統包括：（1）由21個氨基酸組成的多肽家族內皮素（ET），ET又分為ET-1、ET-2、ET-3三種亞型；（2）內皮素A受體（ETAR）、內皮素B受體（ETBR）；（3）內皮素轉化酶。
1.1 ET-1
ET-1于1988年在培養的主動脈內皮細胞上清液中首次被發現，具有高效而持久的血管收縮作用[3]。對ET-1的深入研究表明，ET-1是一種廣泛分布的多功能激素，可以旁分泌和自分泌兩種方式起作用。ET-1及其相關的異構體ET-2和ET-3通過兩種受體亞型ETAR和ETBR傳輸信號，在神經發育、細胞增殖、鈉排泄、鹽穩態，以及調節細胞生長方面具有重要生理功能[7-11]。
1.2 內皮素受體
內皮素受體屬于G蛋白偶聯受體，主要有ETAR和ETBR（ETBR包括ETB1R和ETB2R）兩種類型，介導ET起著不同的作用。ETAR與ETBR共有約60%的序列相似性[12]。
1.2.1 ETAR
ETAR主要位于血管平滑肌細胞（VSMC），介導血管收縮、細胞增殖和促炎作用。當ET-1與ETAR結合時，能夠激活磷脂酶C，生成三磷酸肌醇和甘油二酯，進而反向刺激鈣的釋放，引起血管收縮[13]。此外，當其二者結合時，還能激活其他信號通路，例如激活磷脂酶D介導甘油二酯產生，激活磷脂酶A2誘導花生四烯酸釋放，激活絲裂原活化的蛋白激酶級聯反應。這些信號通路參與了血管平滑肌張力的短期調節，以及血管和心肌細胞生長的長期控制[14]。
1.2.2 ETBR
與ETAR相反的是，當ET-1與ETBR結合時，可通過增加一氧化氮（NO）和前列環素的產生來介導血管舒張，并通過溶酶體途徑清除循環中的ET-1，發揮“清除受體”的作用[15]。此外，ET-1的生理作用受ETBR位置的影響。研究表明，位于VSMC上的ETB2R可介導血管收縮作用[16]，而位于內皮細胞上的ETB1R介導NO和前列環素的釋放，從而引起血管舒張反應[17-18]。內皮細胞上的ETBR除了肺血管舒張特性外，在肺動脈高壓的病理背景下，其血管收縮作用可能比在正常肺血管系統中更為明顯[19]。
ET-1還被認為是有效的促分裂原，具有誘導多種細胞類型（包括VSMC）增殖的能力[20]。研究表明，ET-1的增殖效應可能是由較大肺動脈中的ETAR和阻力血管中的ETAR和ETBR介導的[21]。
2 ET-1在ARDS中的表達情況
2.1 微生物及脂多糖可誘導多種細胞高表達ET-1
脂多糖（LPS）及多種微生物均可誘導肺泡上皮細胞、氣道上皮細胞、巨噬細胞及內皮細胞等高表達ET-1。Hu等[22]發現LPS刺激豬髖動脈內皮細胞可使上清液ET-1、血栓素B2、IL-1β蛋白表達水平明顯升高。本課題組取LPS刺激A549細胞4 h的單個時間點進行研究，發現exNC+LPS組較空載體exNC組ET-1 mRNA表達量增加（4.89±0.51）倍（P<0.05）[23]。Yang等[24]的研究則發現使用LPS刺激豚鼠氣管上皮細胞8 h后，ET-1釋放量升高1.6～1.8倍，β2-腎上腺素受體激動劑可下調LPS導致的ET-1高表達。Wahl等[25]使用LPS刺激小鼠骨髓來源巨噬細胞，結果顯示細胞及上清液ET-1表達水平以時間和濃度依賴的方式逐漸升高，機制研究提示LPS通過TLR4/NF-κB信號通路調控巨噬細胞ET-1表達；使用大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌及馬紅球菌刺激巨噬細胞亦可導致ET-1轉錄水平升高、釋放增加；而使用白色念珠菌、釀酒酵母菌及利什曼原蟲等真核微生物刺激巨噬細胞則僅導致ET-1表達水平的輕微升高或不升高。
2.2 ALI/ARDS動物模型肺組織及外周血高表達ET-1
本課題組在尾靜脈注射LPS誘導的ARDS大鼠模型中發現，ARDS大鼠血漿ET-1與肺組織ET-1水平均顯著高于對照組，且孤兒核受體Nur77可通過核因子（NF）-κB和p38 MAPK信號通路調控ET-1的表達水平。另外，Jesmin等[26]發現在腹腔注射LPS誘導的ALI大鼠模型中，血漿ET-1水平顯著高于對照組，同時，肺組織ET-1和ETAR表達均升高，而ETBR表達降低，且此作用呈時間依賴性。Kamiyama等[27]在整肺灌洗ARDS兔模型中亦發現ARDS組兔血漿和肺組織ET-1水平均顯著高于對照組。同樣地，在油酸所致ALI犬模型中，ALI組犬血清及肺組織ET-1水平均明顯高于對照組。Cox等[28]則發現在正常綿羊肺組織中ET-1僅表達于氣管上皮基底層細胞，而在香煙所致肺損傷綿羊中，ET-1不僅在上呼吸道上皮細胞及黏液腺細胞中的表達明顯升高，還在細支氣管上皮細胞、氣道平滑肌細胞、血管組織和肺泡管平滑肌中表達。
血管生成素-1（Ang-1）是酪氨酸激酶受體Tie2的配體，可抑制內皮細胞凋亡，減少血管滲漏，抑制炎癥標志物的誘導，表明其具有多樣化的血管保護、抗炎作用。因此，McCarter等[29]在LPS誘導的ARDS大鼠模型中研究了基于細胞的Ang-1基因轉移對ET-1產生的影響。Ang-1基因轉移使LPS誘導的ET-1 RNA和灌洗液ET-1蛋白減少。ET-1的下調與肺部炎癥的改善相關，如白細胞浸潤減少和肺泡間隔內增厚。這無疑是給ARDS提供一種新的治療策略。
2.3 ARDS患者肺組織及外周血高表達ET-1
血漿ET-1水平升高或可作為不良預后的早期標志。Dobyns等[30]對23例重癥ARDS患兒在發病7 d內進行了血漿ET-1和細胞因子水平［白細胞介素1（IL-1）、白細胞介素6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α）］一系列測定。結果顯示ARDS患兒血漿ET-1和IL-6水平升高，并且死亡患者在病程早期血漿ET-1水平顯著高于幸存者。在ALI/ARDS病理生理過程中，肺部或為ET-1的生成部位，且ET-1或許參與了通透性肺水腫的發生發展。Sanai等[31]發現膿毒癥以及膿毒癥合并ARDS患者血漿ET-1水平顯著高于非膿毒癥非ARDS機械通氣患者，且ET-1水平與器官衰竭評分及耗氧量呈正相關，與氧合指數呈負相關。此外，Nakano等[32]對兩家附屬醫院重癥監護室（ICU）的ALI/ARDS患者進行橫斷面研究，在診斷當天對患者行支氣管鏡收集上皮襯液（ELF），并以接受支氣管鏡檢查的孤立性肺結節患者作為對照。結果顯示，在23例ALI/ARDS患者ELF中ET-1水平顯著高于對照組，且與ELF中的白蛋白濃度呈正相關，與氧合指數呈負相關。
3 ET-1在ARDS發病機制中的作用
猶如其他細胞因子一樣，ET-1也是一把雙刃劍，生理狀態下它的存在有利于機體自身穩定的調節，病理狀態下它的增高或降低則可能破壞機體的自穩態。研究者已從肺泡–毛細血管屏障、肺泡液清除（AFC）、炎癥反應、血管通透性介質等方面探討ET-1在ARDS發病過程中的作用。
3.1 破壞肺泡–毛細血管屏障
肺氣–血屏障主要由肺泡上皮和肺泡毛細血管內皮兩層構成，形成三個獨立的間隔：血液、間質和肺泡空間。肺泡–毛細血管屏障受損是ALI/ARDS的關鍵特征。ARDS時升高的ET-1增加了毛細血管靜水壓，誘導炎癥細胞的募集，并上調增加血管通透性的介質，導致肺泡–毛細血管屏障功能障礙。肝素結合蛋白是由中性粒細胞釋放的促炎因子，在膿毒癥病理生理過程中，可導致血管通透性增加。給豬靜脈注射ET-1可導致其血漿肝素結合蛋白水平升高，血管外肺水、平均肺動脈壓升高，促使肺水腫的形成[33]。內皮型一氧化氮合酶（eNOS）與肺泡–毛細血管屏障相關。屏障的完整性依賴于由eNOS在局部產生的NO[34]。有報道稱，eNOS敲除小鼠在肺泡發育過程中發生肺泡毛細血管發育不良[35]。此外，eNOS Ser1177磷酸化和其他關鍵磷酸化位點的激活會導致eNOS活化[36]，打破NO/ET-1平衡，進一步破壞微循環灌注的動態平衡。因此，我們猜測LPS刺激ARDS發生時異常的eNOS活性可能助長ET-1引起的過度損傷。
3.2 抑制AFC
在ALI中，肺泡–毛細血管屏障通透性增加、靜水壓和滲透壓的變化導致了肺水腫的形成[37]。肺液平衡是由功能性肺泡細胞主動離子轉運后的液體運動和肺泡–毛細血管屏障通透性的結果[38]，如鈉（Na+）能夠主動從肺泡腔轉運，穿過肺泡上皮，進入肺循環，形成滲透梯度，負責清除肺水腫[39]。在這其中起主要作用的轉運蛋白是Na，K-ATPase。當Na，K-ATPase的活性受到抑制時，經由胞吞作用和隨后的蛋白質降解，導致Na+轉運受到抑制，因此，AFC降低。ET-1激活內皮ETBR并增加NO濃度，進而降低肺泡上皮細胞中的Na，K-ATPase活性，從而降低AFC[40]。此外，Berger等[41]報道，ETBR參與了ET-1誘導的戊巴比妥鈉麻醉的SD雄性大鼠AFC的減少。ET-1通過抑制阿米洛利敏感的Na+通道，抑制麻醉大鼠肺泡液的清除，其抑制作用來自于ETBR的激活。
3.3 促進炎癥反應
ET-1促進血管壁炎癥細胞的遷移和激活，而血管壁內的炎癥環境也會導致ET-1在蛋白水平上的上調。已發現ET-1與涉及轉錄因子（如NF- κB）的激活和促炎細胞因子（包括TNF-α、IL-1和IL-6）表達的炎癥反應相關[42]。這些轉錄因子和促炎細胞因子反過來刺激ET-1的產生[43]。血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）是參與多形核白細胞（PMN）轉運過程和調節組織炎癥發生和擴大的一種黏附分子。ET-1介導VCAM-1在人氣管平滑肌細胞上表達，促進病原體相關氣道炎癥的發生和放大[44]。
此外，在多種細胞類型如血管內皮和平滑肌細胞中，在炎癥反應期間過量的促炎細胞因子激活前列腺素的產生。前列腺素由環氧合酶（COX）合成。在這個過程中，磷脂酶A2催化膜磷脂中花生四烯酸的釋放，而COX則催化花生四烯酸轉化為前列腺素。COX-1在大多數組織中在正常條件下結構性表達，參與調節正常的生理反應并控制血管穩態。然而，在大多數正常細胞和組織中無法檢測到COX-2，在炎癥細胞中其表達增加。因此，COX-2可能在包括血管炎癥在內的各種炎癥反應的發展中起關鍵作用。最近的研究表明，ET-1通過MAPK和NF-κB誘導COX-2表達和前列腺素E2釋放[45]。
ET-1增強黏附分子在血管內皮細胞上的表達，并促進PMN的聚集，從而引起炎癥和內皮功能障礙。Li等[46]認為ET-1通過NADPH氧化酶途徑產生O2-增強動脈VCAM-1表達，從而誘導炎性細胞在血管表面牢固黏附[47]。在大鼠小腸中ET-1會引起PMN積累、氧化應激和黏膜功能障礙[48]。此外，阻滯ET受體后發現缺血心肌中PMN的積累和髓過氧化物酶的活性減弱[49]。Anggrahini等[50]的實驗也表明由頸動脈結扎引起的血管損傷導致血管炎癥和新內膜形成，該作用在血管內皮ET-1敲除小鼠中減弱。
3.4 上調增加血管通透性的介質
血管內皮生長因子（VEGF）是增加內皮屏障通透性的一系列血管生成肽的一部分。ET-1可上調肺組織VEGF表達水平，進而增加了肺內血管滲漏，從而促進肺水腫的形成，但是Thickett等[51]發現，與高危受試者相比，ARDS患者ELF中的VEGF水平最初是降低的，而當ARDS緩解時，ELF中的VEGF水平會以一種時間依賴的方式增加。另外，在一項使用支氣管鏡顯微取樣方法的研究中，Koh等[52]觀察到存活的ALI/ARDS患者ELF中的VEGF水平高于未存活的患者。這些相互矛盾的數據表明，VEGF在高通透性水腫中具有潛在的雙重作用。在ARDS等呼吸系統疾病中，細胞凋亡導致肺泡Ⅱ型細胞減少，可能減少肺泡間隙VEGF的生成，并參與肺灌注的減少。目前關于VEGF在ALI/ARDS的數據支持VEGF可能在早期參與血漿外滲的發展，進一步還可能參與受損的內皮–上皮屏障的恢復過程[53]。
4 內皮素受體拮抗劑對ARDS的治療作用
內皮素受體拮抗劑通過阻斷ETAR和ETBR拮抗ET-1的作用。波生坦是一種雙重內皮素受體拮抗劑，對ETAR具有高度選擇性，可改善肺動脈高壓患者的癥狀和肺血流動力學。?zdemir等[54]發現腹腔注射波生坦可降低低氧誘導新生大鼠肺組織IL-1β、IL-6、TNF-α和IL-10水平，減輕肺損傷。Patel等[55]使用ETA拮抗劑HJP272治療LPS誘導肺損傷倉鼠，發現HJP272治療24 h后顯著降低BALF中性粒細胞總數、BALF腫瘤壞死因子受體1（TNFR1）陽性巨噬細胞數量及肺泡間隔細胞凋亡，明顯減輕肺組織病理損傷程度，提示HJP272可通過減少中性粒細胞等炎癥細胞的內流來減輕LPS對肺組織的損傷。同時，該研究發現，在氣道內滴注LPS前給予ET-1滴注，可明顯增加BALF中性粒細胞及TNFR1陽性巨噬細胞數量，加重LPS誘導的肺損傷程度。而在百草枯誘導肺損傷大鼠模型中[56]，波生坦可降低肺組織轉化生長因子-β、羥脯氨酸，減少炎癥細胞在肺間質和肺泡中的聚集，減輕肺水腫及肺泡出血，電鏡觀察則發現波生坦可減輕Ⅱ型肺泡上皮細胞線粒體腫脹、嗜鋨性板層小體空泡化、內質網破壞等超微結構的改變。除此之外，波生坦還可通過減少PMN產生的游離氧自由基[57]、減少循環中性粒細胞浸潤、減少肺微血管床滲出[58]、降低肺動脈壓力、改善肺纖維化等作用在肺損傷動物模型中發揮肺保護作用。除動物研究外，波生坦作為輔助治療手段可改善H7N9感染所致ARDS患者的臨床狀況[59]。替唑生坦可競爭性拮抗ET-1與攜帶ETAR和ETBR的細胞和組織特異性結合，在一些誘導性肺損傷的動物模型中，它能有效降低肺動脈高壓和肺血管阻力[60-61]。Walweel等[61]研究體外肺灌注聯合替唑生坦給藥是否可以改善臨床相關的6 h綿羊腦干死亡模型中供體肺的質量，發現替唑生坦給藥可改善腦干死亡后的肺部氣體交換，并在體外肺灌注期間改善肺部的氧合作用。
在嚙齒動物模型中，一些可能的治療方案如果在損傷發生之前施行可有效地防止肺損傷，但是一旦損傷嚴重，這些方案在救治動物方面的效果就略顯疲態。這些發現表明一些治療方案可能在阻斷ARDS初始致病級聯事件（如白細胞募集、血小板激活和微血管凝集）時的效果優于逆轉肺泡–毛細血管屏障損傷后的肺損傷。
5 結語
ARDS是多種因素參與的復雜的病理生理過程。炎癥反應在其中占有重要作用。內源性ET-1與ARDS的炎癥反應密切相關，它促進細胞因子和趨化因子的產生及其他炎性介質的釋放，在ARDS的病理生理學中發揮關鍵作用。內皮素受體拮抗劑的實驗研究證明了它們在減輕ARDS炎癥反應和ARDS臨床治療中的應用前景。但目前ARDS發病時ET-1升高的機制及變化趨勢，肺血流動力學的改變與ET-1的相互影響，臨床治療措施（如機械通氣和連續性血液濾過等）對ET-1水平的影響，及內皮素受體拮抗劑臨床應用中適宜人體應用的種類、給藥途徑和劑量有待進一步研究。
總之，ET-1作為細胞因子之一，可調節機體內環境穩態、參與各種炎癥反應，在眾多生理及病理過程中起著重要的作用。深入研究ET-1在ARDS發病機制中的作用，不但有助于加深對ALI/ARDS病理生理過程的認識，也為尋找影響ET-1合成、釋放及受體的藥物奠定基礎，從而有望將ARDS的防治水平推進到一個新的階段。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。