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急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征(Acute lung injury/acute respiratory distress syndrome,ALI/ARDS)首次被提及是在1915年,当时加拿大军队的一位士兵由于吸入有毒气体被记录为“肺休克(shock lung)”[1]。随后在1967年,Ashbaugh等人创造了“急性肺损伤(acute respiratory distress syndrome)”一词,此病的临床症状被定义为:急性呼吸急促、低氧血症和各种刺激后的依从性丧失。在此后1994年,欧美共识会议(AECC)发布了关于ALI/ARDS的定义:在放射学上,胸片显示急性双侧弥漫性肺浸润;氧合指数 ≤300为ALI;氧合指数≤200被定义为ARDS;肺动脉楔压(PAWP)≤18或左心房无高血压的临床表现[2]。在2012年,柏林发表了ALI/ARDS定义:根据低氧血症程度,将ALI/ARDS分为轻度、中度、重度3类。此定义相对于早期定义对死亡率有更好的预测且去掉了肺毛细血管楔压测量[3]。
ALI/ARDS的病因多种多样,包括但不限于感染、胶原血管疾病、药物作用、摄入物、吸入物、休克、急性嗜酸性肺炎、免疫介导的肺出血和血管炎以及放射性肺炎。易感ALI的临床因素包括脓毒症、肺炎、误吸、创伤、胰腺炎、输血,严重脓毒症和多次输血是急性呼吸窘迫综合征发生率最高的相关因素,此外创伤或药物过量的患者发生率最低[4]。对于多重共病、慢性酒精滥用或慢性肺部疾病的患者,肺损伤的风险更高[5]。
ALI是一种引起肺内皮和上皮屏障破坏的急性炎症疾病。肺泡-毛细血管膜由微血管内皮、间质和肺泡上皮组成。因此,ALI疾病的发生通常伴随一定程度的肺泡上皮细胞损伤和血管内皮细胞损伤。ALI的细胞特征包括肺泡-毛细血管膜完整性的丧失,过度的上皮中性粒细胞迁移,以及促炎因子的释放[6,7]。在上皮和内皮上发现的参与炎症和凝血级联反应的生物标志物可预测ALI的发病率和死亡率。ALI的发病机制涉及免疫细胞的激活。涉及ALI的免疫细胞包括巨噬细胞和中性粒细胞,以及淋巴细胞和血小板[8,9]。ALI和ARDS中的炎症反应是由一个复杂的细胞因子和其他促炎因子网络启动、放大和调节的,该网络由肺中的各种细胞类型产生,包括成纤维细胞、上皮细胞和炎症细胞[10]。
由上所述,我们在研究和检测动物模型是否存在ALI时常用方法有:
1. 检测血清和支气管肺泡灌洗液(BALF)上清液中的NO。L-精氨酸和氧分子在一氧化氮合酶(NOS)及其辅助因子作用下生成NO,II类NOS(iNOS)属诱生酶,其可被各细胞因子诱导,在各种炎症情况下表达。因此我们对于NO的检测间接反映LPS诱导后大鼠肺部炎症情况。
2. 检测BALF中总细胞数及中性粒细胞数。ALI的肺部疾病的严重程度的其中一个标志就是中性粒细胞的聚集和浸润。这可以通过对ALI模型的BALF中各类细胞的染色,并在显微镜下观察获得结果。
3. 检测ALI模型肺组织病理变化。这可以通过对ALI模型肺组织进行HE染色,并观察结果:正常的肺组织染色显示肺小叶结构完整,肺泡间隔未见炎症细胞浸润或肺水肿,肺泡间隔清晰可见;而在ALI模型中,肺泡会显示充血、出血、形成血栓,空域或血管壁中性粒细胞浸润或聚集,肺泡壁/透明膜形成厚度并伴有炎症细胞的浸润。
4. 检测ALI模型肺组织湿重和干重的比值。肺水肿是一个很重要的评估ALI严重程度的指标,通常用肺组织湿重/干重来衡量。通常情况下,湿重/干重比值越大,代表肺水肿越严重,相应ALI越严重。
5. 检测BALF、血清和肺组织中炎性物质的含量。炎症因子的产生是ALI存在的标志,其反过来又可以促进ALI的发展,并作为肺部炎症严重程度的重要标志。通常检测的指标有:TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-8。
6. 检测肺组织MPO活性。有研究表明活性氧(ROS)引起的氧化应激状态在 ALI 的发病机制中起着至关重要的作用[11]。MPO富含于中性粒细胞中,炎症刺激可导致中性粒细胞聚集,从而释放MPO。MPO作为氧化应激损伤指标可用来检测ALI的发生。
参考文献
[1]. Montgomery, A.B., Early description of ARDS. Chest, 1991. 99(1): p. 261-2.
[2]. Bernard, G.R., et al., Report of the American-European Consensus conference on acute respiratory distress syndrome: definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Consensus Committee. J Crit Care, 1994. 9(1): p. 72-81.
[3]. Bernard, G.R., et al., The American-European Consensus Conference on ARDS. Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. Am J Respir Crit Care Med, 1994. 149(3 Pt 1): p. 818-24.
[4]. Ware, L.B. and M.A. Matthay, The acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med, 2000. 342(18): p. 1334-49.
[5]. Hudson, L.D. and K.P. Steinberg, Epidemiology of acute lung injury and ARDS. Chest, 1999. 116(1 Suppl): p. 74S-82S.
[6]. Ware, L.B. and M.A. Matthay, The acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med, 2000. 342(18): p. 1334-49.
[7]. Matthay, M.A. and G.A. Zimmerman, Acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome: four decades of inquiry into pathogenesis and rational management. Am J Respir Cell Mol Biol, 2005. 33(4): p. 319-27.
[8]. Butt, Y., A. Kurdowska, and T.C. Allen, Acute Lung Injury: A Clinical and Molecular Review. Arch Pathol Lab Med, 2016. 140(4): p. 345-50.
[9]. Confalonieri, M., F. Salton, and F. Fabiano, Acute respiratory distress syndrome. Eur Respir Rev, 2017. 26(144).
[10]. Ware, L.B., Pathophysiology of acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. Semin Respir Crit Care Med, 2006. 27(4): p. 337-49.
[11]. Bastarache J A, Sebag SC, Clune JK, etal. Low levels of tissue factor lead to alveolar haemorrhage , potentiating murine acute lung injury and oxidative stress [J]. Thora x, 2012 , 67 (12 ):1032-1039.
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