劉久江, 林 華

(江蘇省蘇北人民醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科, 江蘇 揚州, 225001)

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是一種嚴(yán)重的急性炎癥性肺損傷，患者病死率為27%～45%[1]。相關(guān)研究[2]報道, ARDS是重癥監(jiān)護病房(ICU)常見的臨床綜合征, ARDS患者占所有ICU患者的10.4%, 占需機械通氣患者的23.4%。然而，僅51.3%～78.5%的ARDS病例能被臨床醫(yī)生識別，這表明臨床醫(yī)生治療患者時往往忽視了ARDS的診斷[2]。因此，只有小部分患者可接受ARDS治療措施干預(yù)，如小潮氣量通氣、高呼氣末正壓(PEEP)通氣、神經(jīng)肌肉阻滯劑和俯臥位干預(yù)[2]。ARDS診斷與治療的主要挑戰(zhàn)之一是缺乏簡單的診斷測試，導(dǎo)致其診斷依賴于定義，但該定義無法鑒別ARDS的臨床和病理生理異質(zhì)性[3]。生物標(biāo)志物的應(yīng)用可為ARDS的病理生理機制研究提供重要依據(jù)，且有助于診斷、風(fēng)險分層和確定候選治療靶標(biāo)[4], 現(xiàn)將ARDS生物標(biāo)志物的臨床應(yīng)用進(jìn)展綜述如下。

1 診斷ARDS的生物標(biāo)志物

目前，臨床已發(fā)現(xiàn)許多生物標(biāo)志物與ARDS具有不同程度的相關(guān)性，可幫助診斷ARDS。晚期糖基化終產(chǎn)物可溶性受體(sRAGE)是其中之一，為肺泡1型細(xì)胞上表達(dá)的多配體受體的胞外結(jié)構(gòu)域，是肺上皮損傷的標(biāo)志物[5]。ARDS患者的血漿sRAGE水平升高，并與肺損傷的嚴(yán)重程度和肺泡液清除機制的損害程度有關(guān)[6]。發(fā)展為ARDS的創(chuàng)傷患者血漿sRAGE水平也會升高[7], 并與ARDS發(fā)生風(fēng)險增加顯著相關(guān)[4]。一項薈萃分析[8]評估了幾種生物標(biāo)志物與ARDS診斷和病死率的相關(guān)性，也發(fā)現(xiàn)血漿sRAGE水平與ARDS診斷的OR值為3.48。另一種用于診斷ARDS的生物標(biāo)志物是血管生成素-2(Ang-2), 其可導(dǎo)致肺內(nèi)皮屏障功能受損，是肺內(nèi)皮損傷的標(biāo)志物[9], 對于機械通氣[10]或因創(chuàng)傷入院[7]的ICU患者ARDS的發(fā)展具有預(yù)測價值。研究[10]還發(fā)現(xiàn)，與單獨使用任一組分相比，將Ang-2添加到急性肺損傷預(yù)測評分(LIPS)生成組合模型提高了診斷區(qū)分度，受試者工作特征曲線的曲線下面積(AUC)為0.84(95%CI為0.78～0.91)。表面活性蛋白-D(SP-D)主要在肺泡2型細(xì)胞中合成，被認(rèn)為是肺上皮損傷和炎癥的標(biāo)志物，與無ARDS的對照組相比，ARDS患者血漿SP-D水平更高[11]。其他具有ARDS診斷潛力的血漿生物標(biāo)志物包括血管性血友病因子(vWF)(內(nèi)皮損傷的另一種標(biāo)志物)和促炎細(xì)胞因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-8[8]。相關(guān)研究[7]發(fā)現(xiàn)，由sRAGE、前膠原肽Ⅲ、腦鈉肽、Ang-2、IL-8、IL-10和TNF-α組成的一組生物標(biāo)記物區(qū)分ALI組和對照組的AUC為0.86(95%CI為0.82～0.92), 具有較高的診斷準(zhǔn)確率。微小RNA(miRNAs)在炎癥和感染中發(fā)揮重要作用，有研究[12]報道ARDS患者炎癥反應(yīng)標(biāo)志物miR-181a、miR-92a水平顯著升高，而肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞抗炎標(biāo)志物miR-424水平顯著降低。

2 ARDS患者預(yù)后或風(fēng)險分層的生物標(biāo)志物

血漿SP-D[13]、vWF[14]、可溶性腫瘤壞死因子受體(sTNFr)1、sTNFr2[15]、可溶性細(xì)胞間黏附分子-1(sICAM-1)[16]和纖溶酶原激活物抑制劑-1(PAI-1)[17]均與ARDS患者預(yù)后相關(guān)。CALFEE C S等[18]報道, sRAGE水平越高，急性肺損傷的嚴(yán)重程度越高，患者病死率越高。其他與死亡相關(guān)的ARDS生物標(biāo)志物有Ang-2、IL-6、IL-8、IL-4、IL-2[19]。內(nèi)源性抗凝蛋白C含量低也與病死率增高和無呼吸機時間減少有關(guān)[17]。TSENG J S等[20]研究發(fā)現(xiàn)，血漿降鈣素原水平升高與嚴(yán)重社區(qū)獲得性肺炎引起的ARDS病死率增高相關(guān)。WANG Q Q等[21]發(fā)現(xiàn), miR-103、miR-107是膿毒癥患者ARDS發(fā)生風(fēng)險和28 d病死率的預(yù)測生物標(biāo)志物。一項關(guān)于內(nèi)源性碳氧血紅蛋白(COHb)水平與新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)臨床病程和預(yù)后關(guān)系的研究[22]發(fā)現(xiàn)，ARDS患者和死亡患者治療第5天的COHb水平顯著升高(P=0.001)。血清半乳糖凝集素-3(Galectin-3)是一種結(jié)合β-半乳糖苷的凝集素，在免疫炎癥反應(yīng)中具有多種作用。PORTACCI A等[23]報告, Galectin-3水平高于35.3 ng/mL的患者病死率升高，入住ICU和發(fā)展為ARDS的風(fēng)險增加。由于這種預(yù)測ARDS預(yù)后的潛在效用，生物標(biāo)志物也被結(jié)合現(xiàn)有的臨床預(yù)測模型進(jìn)行研究，以提高性能。一項漢族患者群體研究[24]發(fā)現(xiàn), Ang-2水平和LIPS聯(lián)用比單獨預(yù)測急性肺損傷的AUC更大。結(jié)合2個臨床變量(年齡、APACHE Ⅱ評分)和2個生物標(biāo)志物(SP-D、IL-8)的簡化模型也具有良好的性能，且已在ARDS患者中得到驗證[25]。無論是單獨使用還是與現(xiàn)有ARDS臨床預(yù)測模型相結(jié)合，生物標(biāo)記物都可能在ARDS的預(yù)測和風(fēng)險分層中發(fā)揮作用。

3 ARDS表型鑒定的生物標(biāo)記物

ARDS越來越多地被認(rèn)為是一種異質(zhì)性綜合征，其特征是亞表型具有不同的臨床、影像學(xué)、生物學(xué)差異和不同的結(jié)局、對治療的潛在不同反應(yīng)。ARDS的直接和間接肺損傷的病因?qū)е虏煌姆螕p傷機制和不同的臨床表型[3]。ARDS的放射學(xué)表型是根據(jù)胸部影像學(xué)上彌漫性與局灶性浸潤模式描述的。目前，已有越來越多的人利用血漿生物標(biāo)記物、遺傳學(xué)標(biāo)記物等來識別生物亞型或類型。

相關(guān)研究[13]發(fā)現(xiàn)，較高的SP-D水平與膿毒癥和肺炎患者的死亡風(fēng)險密切相關(guān)，且與創(chuàng)傷患者的死亡風(fēng)險較低相關(guān)。臨床研究[26]顯示，與間接肺損傷所致ARDS患者比較，直接肺損傷所致ARDS患者有較重的肺上皮損傷(通過血漿sRAGE、SP-D評估)和較輕的肺內(nèi)皮損傷(通過血漿Ang-2評估)、炎癥(通過血漿vWF、IL-6、IL-8評估)。經(jīng)典ARDS患者的RAGE、P-選擇素水平高于COVID-19相關(guān)ARDS, Ang-2、ICAM-1和E-選擇素水平低于COVID-19相關(guān)ARDS, COVID-19 ARDS和經(jīng)典ARDS出現(xiàn)不同的生物標(biāo)志物表達(dá)，表明兩者有不同的病理途徑[27]。

一項前瞻性多中心隊列研究[28]表明，與局灶性ARDS相比，非局灶性ARDS患者血漿sRAGE、PAI-1水平顯著更高。Ang-2是最有希望用于ARDS類型鑒定的血漿生物標(biāo)志物之一。血漿Ang-2是內(nèi)皮細(xì)胞活化和通透性的一種生物標(biāo)志物和介質(zhì)，與ARDS風(fēng)險和預(yù)后密切相關(guān)[10]。Ang-2基因(ANGPT2)的遺傳變異與ARDS風(fēng)險相關(guān)[29], 外源性給予Ang-2可加重嚙齒動物模型的肺損傷[30]。孟德爾隨機化分析[31]表明，血漿Ang-2與ARDS有因果關(guān)系，應(yīng)優(yōu)先用于藥物開發(fā)。血漿Ang-2升高所定義的ARDS類型可能是對Ang-2靶向治療最有反應(yīng)的人群。因此，生物標(biāo)記物可能有助于區(qū)分ARDS的不同表型，并有可能識別ARDS的各種病理生理機制，這些機制可作為未來治療的靶點。

4 研究前景

此前大多數(shù)研究集中在ARDS的診斷和預(yù)后方面，關(guān)于生物標(biāo)志物在ARDS治療及臨床分型方面應(yīng)用的研究則相對缺乏，亟需開展更多的研究。首先，生物標(biāo)志物或可用于監(jiān)測ARDS的進(jìn)展或?qū)χ委煾深A(yù)的反應(yīng)。研究[32]發(fā)現(xiàn)，采用低潮氣量肺保護策略通氣的ARDS患者，隨著時間推移，血漿SP-D水平升高幅度較小。由此表明，生物標(biāo)記物可用于監(jiān)測肺損傷的進(jìn)展或修復(fù)以及ARDS的治療反應(yīng)。其次，生物標(biāo)志物對于鑒定具有共同生物學(xué)特征的患者亞群(或表型)至關(guān)重要，也有助于人們對ARDS病理生理異質(zhì)性進(jìn)行理解。ARDS治療失敗的原因之一是ARDS的病理生理異質(zhì)性，生物標(biāo)記物可能有助于克服這一問題。采用兩種水平PEEP治療ARDS的研究[33]發(fā)現(xiàn)，高PEEP組與低PEEP組相比，高炎癥表型組患者的90 d病死率降低(從50%降至40%), 相比之下，低炎癥表型患者使用更高水平的PEEP時病死率更高。在ARDS的液體和導(dǎo)管治療試驗(FACTT)中，采用自由而非保守的液體治療策略時，高炎癥表型的ARDS病死率較低[34], 而最初的試驗發(fā)現(xiàn)液體治療策略對病死率和保守液體治療策略的無呼吸機時間沒有影響[35]。關(guān)于辛伐他汀治療ARDS試驗的二次分析[36]發(fā)現(xiàn)，辛伐他汀也有類似的顯著作用，最初的試驗發(fā)現(xiàn)辛伐他汀和安慰劑的臨床結(jié)果沒有差異，但高炎癥表型患者使用辛伐他汀的生存率更高，而低炎癥表型患者的治療反應(yīng)沒有差異。最后，生物標(biāo)記物的一個主要潛在用法是在未來的介入試驗中識別靶向生物通路[3]。例如，檢測血漿sRAGE有助于選擇肺上皮損傷加重的患者，這些患者可能受益于上皮靶向治療，如β受體激動劑、角質(zhì)形成細(xì)胞生長因子或抗RAGE治療，以預(yù)防或治療ARDS[37-39]。相反，具有明顯肺內(nèi)皮損傷的ARDS患者可能從靶向內(nèi)皮細(xì)胞的重組Ang-1治療中獲益更多[26]。生物標(biāo)記物可能有助于人們提高對不同ARDS表型機制的理解，并開發(fā)一個分類系統(tǒng)，從而幫助選擇最有可能受益于針對特定生物或分子途徑的新療法的患者[3]。這些進(jìn)步可成為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在ARDS管理中應(yīng)用的重要一步。

5 限制和挑戰(zhàn)

雖然上述研究已證明生物標(biāo)志物在ARDS診斷、分類和預(yù)后中的潛在效用，但目前生物標(biāo)志物在ARDS臨床管理中的應(yīng)用和實施仍存在很大的局限性。首先，沒有單一的生物標(biāo)志物能夠可靠地預(yù)測ARDS的診斷或相關(guān)結(jié)果[19]。本文討論的許多研究在招募的患者群體、測試的生物標(biāo)志物、生物標(biāo)志物測量的時間與方法以及關(guān)注的終點或結(jié)果方面存在很大差異，且許多研究受到回顧性研究和/或小樣本量的限制。這些因素使得ARDS臨床治療中生物標(biāo)志物的最佳應(yīng)用方法難以確定。其次, ARDS生物標(biāo)志物的檢測仍有一些實際問題需在未來的研究中解決。理想的生物標(biāo)志物應(yīng)該具有高度的敏感性、特異性和成本效益，并且易于以時間敏感的方式進(jìn)行檢測，從而有助于ARDS的治療[3]。因此，未來需要開展更多的研究確定哪種生物標(biāo)記物(或一組生物標(biāo)記物)在ARDS診斷或預(yù)后預(yù)測方面具有最佳的實用性、準(zhǔn)確性。最后, ARDS生物標(biāo)志物的最佳采樣部位尚存爭議，而本文只關(guān)注了目前研究最多的血漿蛋白生物標(biāo)記物。肺泡腔中生物標(biāo)記物的測試[19]以及代謝組學(xué)[40]的研究，對于應(yīng)對ARDS精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)也可能非常重要。支氣管肺泡灌洗液被認(rèn)為能更好地反映肺損傷期間的局部肺環(huán)境，并能捕獲肺外部位可能不存在的生物標(biāo)記物，但需要有創(chuàng)性的采樣程序[41]。檢查呼出的氣體中的揮發(fā)性有機化合物可作為ARDS生物標(biāo)記物[42]。此外，從機械通氣患者熱濕交換過濾器收集的液體中尋找生物標(biāo)記物是有希望的[43]。STRINGER K A等[44]利用核磁共振(NMR)光譜對血漿樣本進(jìn)行初步研究發(fā)現(xiàn)，與健康志愿者相比，膿毒癥誘導(dǎo)的急性肺損傷患者的總谷胱甘肽、腺苷和磷脂酰絲氨酸水平較高，而鞘磷脂水平較低。VISWAN A等[45]研究了ARDS患者肺泡灌洗液的NMR波譜，并鑒定了29種代謝物，以其中6種代謝物(脯氨酸、賴氨酸、精氨酸、?；撬?、蘇氨酸、谷氨酸)構(gòu)建一個預(yù)測模型，用于區(qū)分輕度和中度/重度ARDS。然而，這些方法及其在ARDS管理中的潛在價值還需要進(jìn)一步評估。

6 小 結(jié)

目前，許多生物標(biāo)志物已被用于ARDS的診斷、分類和預(yù)測中，生物標(biāo)志物的研究有望闡明急性肺損傷和修復(fù)的病理生理機制。但由于正在測試的生物標(biāo)記物數(shù)量眾多，且測量方法和測量時間具有廣泛的可變性，目前生物標(biāo)記物的臨床應(yīng)用仍會受到限制。未來，研究人員還需進(jìn)一步確定哪些生物標(biāo)記物在ARDS的診斷或預(yù)后預(yù)測中具有良好的臨床實用性、成本效益，且需不斷規(guī)范生物標(biāo)記物的測量方法，前瞻性地驗證其在ARDS臨床治療中的應(yīng)用價值。