编辑推荐:
内皮糖萼降解导致急性肺损伤血管功能障碍,综述其结构、损伤机制及生物标志物(syndecan-1、肝素硫酸、透明质酸)的检测标准与临床应用挑战,提出标准化流程和新型治疗整合需求。
M. Arockia Babu|A. Rekha|Kavita Goyal|Soumya V. Menon|Subhashree Ray|Prerna Uniyal|Chandana Maji|Abida Khan
印度北方邦马图拉GLA大学药物研究所,邮编281406
摘要
内皮糖萼(eGC)的降解在急性肺损伤(ALI)中会导致血管和肺部功能障碍。本研究全面回顾了内皮糖萼(eGC)的结构及其损伤机制,并评估了用于临床检测的糖萼损伤生物标志物,包括 Syndecan-1、肝素硫酸盐和透明质酸。这些生物标志物在循环系统和气道系统中都进行了研究,部分研究报道了其水平存在信号大小依赖性的变化。文章重点讨论了实验室检测方法(如免疫测定和质谱法)的预分析变量、分析性能、干扰因素以及标准化、校准和可追溯性方面的不足,这些因素影响了不同研究结果之间的可比性。随后,我们评估了风险分层和预后预测在 ALI/ARDS 及败血症异质性背景下的临床应用证据,重点关注队列特征、采样间隔和样本类型。最后,我们提出了新的糖萼稳定治疗方法以及未来的发展方向,例如多标志物组合及其与微血管成像技术的整合。总体而言,标准化检测方案和建立报告系统是将这些生物标志物纳入常规临床实验室和重症监护单元工作流程的必要前提。
引言
急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和急性肺损伤(ALI)的特点是肺泡-毛细血管屏障的炎症性损伤,导致血管通透性增加、肺泡水肿和蛋白质积聚,从而影响气体交换 [1]。与这种屏障功能障碍相关的主要因素之一是内皮糖萼(eGC)的破坏,内皮糖萼是一种由蛋白聚糖和糖胺聚糖组成的动态碳水化合物涂层,覆盖在内皮细胞的内腔表面。eGC 的丧失会增强白细胞粘附、炎症信号传导和微血管渗漏,促进液体进入肺泡空间 [2]。
特定 eGC 组分的释放会产生可测量的循环系统和组织特异性生物标志物,这些标志物可指示内皮损伤 [3]。其中主要包括 Syndecan-1(SDC-1)、肝素硫酸盐(HS)和透明质酸(HA)。由于透明质酸的生物学特性依赖于组织和分子大小,因此研究时应明确区分血浆/血清中的透明质酸与支气管肺泡灌洗液(BALF)中的透明质酸,并报告不同分子量片段的信息,因为它们可能具有不同的病理生物学意义 [2]。
早期的围手术期模型(如肺切除术后)显示 eGC 含量增加,这可作为急性内皮屏障损伤的定量指标。这一发现支持将 eGC 片段作为临床生物标志物的概念。后续研究利用这一发现,将酶促切割与生物标志物的变化以及血管通透性的时间变化联系起来 [4,5],证实了这些检测方法在常规样本分析中的有效性。感染和败血症相关呼吸衰竭患者中 SDC-1 水平升高与呼吸功能障碍密切相关,将 SDC-1 与透明质酸联合分析有助于改善 ARDS 的表型和预后预测;然而,重复性、干扰因素和样本稳定性是此类分析的关键限制 [6]。同样,在病毒性 ARDS(包括 COVID-19)中,肝素酶活性增加以及高浓度肝素硫酸盐的存在与多器官功能障碍相关,表明糖萼切割在系统性屏障破坏中起重要作用。在重症监护单元患者中,入院时的 SDC-1 水平及其随时间的变化与急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的发展、液体平衡、脱离呼吸机的时间和死亡率有关 [7,8]。这引发了动态监测相对于单次测量结果解释的潜在价值问题。
尽管存在有希望的关联,但许多因素阻碍了糖萼生物标志物的常规临床应用。现有文献在参考材料、单位、校准/可追溯性和外部质量保证方面缺乏统一标准 [9,10],这限制了研究结果之间的可比性及决策限值的确定。因此,本综述系统地探讨了糖萼损伤机制和生物标志物产生的过程,继而分析检测方法,并最终讨论其临床应用 [11]。
分子组成与血管保护机制
内皮糖萼(eGC)是一层富含碳水化合物的层,包裹在内皮细胞的内腔表面,形成与血管壁的关键界面。其结构主要由膜结合的蛋白聚糖(主要是 Syndecan 和 Glycans)和糖胺聚糖(GAG,如肝素硫酸盐(HS)和软骨素/硫酸皮肤素)以及透明质酸(HA)组成,这些成分通过 CD44 等结合蛋白与内皮表面结合。
样本类型与采集时机(相对于 ICU/ALI 发病时间)
糖萼生物标志物需要预分析控制,因为生物动力学过程(真实脱落)和处理过程中的变异性都可能影响测量结果。为了确保队列比较的有效性,必须明确定义并一致使用样本类型(血清与血浆;使用的抗凝剂类型)以及样本采集时间(例如在急诊科到达时、入住重症监护单元时或急性呼吸窘迫期间)。SDC-1、透明质酸(HA)和肝素硫酸盐(HS)的检测方法
内皮糖萼(eGC)的生物标志物必须经过严格的分析验证。这是因为 Syndecan-1(SDC-1)、透明质酸(HA)和肝素硫酸盐(HS)的检测受检测方法、片段异质性和重症患者样本中的基质效应的影响。LCMS/MS 技术优化了多种基质中糖胺聚糖二糖的测定。败血症及相关 ARDS 队列的证据
临床研究表明,循环系统和尿液中的糖萼成分在败血症、ARDS 和病毒/流感相关急性肺损伤(ALI)中的诊断区分能力和预后预测能力。在一项针对 150 名社区获得性败血症、严重败血症和脓毒性休克患者的前瞻性 ICU 研究中,发现非存活者的血清透明质酸(HA)和 Syndecan-1(SDC-1)水平升高。检测时间和反射/差异检测的可行性
初步研究发现,循环中的 Syndecan-1(SDC-1)、肝素硫酸盐(HS)和透明质酸(HA)与败血症和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)中的微血管屏障功能障碍有关。然而,这些研究尚未建立统一的诊断准确性指标(如敏感性和特异性),也未确定临床适用的阈值 [45,46]。后续的荟萃分析验证了高入院水平 SDC-1 的重要性。针对糖萼修复的新治疗方法临床前证据表明,保护内皮糖萼(eGC)的完整性可能减少急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)动物模型中的血管渗漏和肺水肿。然而,大部分证据仍处于实验阶段,应在不同重症监护单元(ICU)患者群体中谨慎应用 [110]。在脂多糖(LPS)诱导的急性呼吸窘迫综合征模型中,给予蛋白酶抑制剂乌利纳斯塔汀(Ulinastatin)可起到一定效果。
结论与临床意义
内皮糖萼(eGC)的降解是急性肺损伤(ALI)和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)中微血管屏障功能障碍的重要原因。这种降解会促进白细胞粘附、放大炎症反应并增加血管通透性,最终导致富含蛋白质的肺水肿和气体交换障碍。在实验和临床研究中,循环中的糖萼片段大多...M. Arockia Babu: 项目管理和研究。A. Rekha: 验证和监督。Kavita Goyal: 写作——审稿和编辑,初稿撰写。Soumya V. Menon: 写作——审稿和编辑,数据可视化。Subhashree Ray: 写作——审稿和编辑,方法学设计。Prerna Uniyal: 写作——审稿和编辑,监督。Chandana Maji: 写作——审稿和编辑,数据可视化。Abida Khan: 数据整理,概念构思。
不适用。
作者感谢沙特阿拉伯北方边境大学通过项目编号(NBU-CRP-2025-2042)对本研究的支持。
作者声明没有已知的可能影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢沙特阿拉伯北方边境大学通过项目编号(NBU-CRP-2025-2042)对本研究的支持。