综述：脓毒症相关急性肺损伤：炎症脂质介质是否通过激活肺部瞬时受体电位通道引发肺内蓄积？

《Intensive Care Medicine Experimental》：Sepsis-associated acute lung injury: do inflammatory lipid mediators flood the lungs by activating pulmonary TRP channels?

　　

尽管脓毒症相关急性肺损伤（sALI）在危重症医学中高发，但其确切机制框架及疾病修饰疗法仍不明确。本叙述性综述整合临床与实验数据，提出脂质介质（LMs）是sALI中肺屏障功能衰竭的被低估的驱动因素。脂质介质是瞬时受体电位（TRP）通道的已知激活剂或增敏剂，该类通道在非神经元肺细胞中广泛表达。在内皮及上皮区室中，TRP通道激活可升高胞内Ca2+浓度，增加微血管通透性，损害肺泡液体清除，并促进肺水肿形成。代谢组学与转化研究的汇聚证据显示，特定脂质介质的蓄积与呼吸衰竭密切相关，为脂质介质与TRP依赖的屏障功能障碍之间建立了机制关联。研究人员提出脂质介质激活TRP通道是sALI的核心潜在机制。阐明该机制后，基于生物标志物的引导性研究有望推动更具靶向性的临床试验开展，最终改善sALI患者预后。

Introduction

脓毒症由宿主对感染的反应失调引发，导致全身炎症反应及多器官功能障碍，全球每年约4900万人患病，造成1100万死亡，占全因死亡的20%。肺部是脓毒症最易受累的器官之一，脓毒症是急性肺损伤（ALI）的首要病因，常被称为脓毒症相关急性肺损伤（sALI），也是急性呼吸窘迫综合征（ARDS）谱系的主要驱动因素。当前ARDS分类采用2012年柏林定义，依据氧合指数（PaO₂/FiO₂）进行分层；2023年提出的新全球定义进一步纳入高流量鼻氧疗患者，并允许使用脉搏血氧饱和度（SpO₂/FiO₂）替代动脉血气检测（基加利修订版）。危重症研究的核心目标是从将ARDS视为均质疾病的传统模式，转向靶向特定生物学通路的精准医疗模式。既往临床研究常将穿透伤、胃内容物吸入、肺炎、全身感染等异质性肺损伤病因合并入同一队列，掩盖了内型特异性驱动因素，导致研究结果不一致、治疗转化受限，因此领域内呼吁加强内型分型研究。ARDS临床谱中常划分高炎与低炎表型，近期发表的PHIND研究显示，联合检测IL-6、可溶性TNFR1及动脉血碳酸氢盐可实现高炎与低炎ARDS表型的床旁识别：高炎表型以炎症标志物升高为特征，死亡率更高；低炎表型炎症标志物水平较低，临床结局相对更好。但需注意，基于生物学特征的分层可能无法完全反映病因差异，例如肺炎相关ARDS与脓毒症相关ARDS可能存在不同的病理分子轨迹，过度依赖表型标签可能掩盖这些关键区别。多项研究证实，危重症ARDS患者的血浆代谢组学特征在存活者与死亡者间存在显著差异，但尚不清楚血浆代谢谱在多大程度上反映疾病进展的生物学过程。已有至少6项研究针对ARDS队列开展血浆代谢组学分析，其中多项研究鉴定出脂质分子是与ARDS诊断或严重程度相关的关键代谢物。系统感染继发的肺损伤（如sALI）与创伤或吸入继发的肺损伤代谢谱存在显著差异，即使临床表型重叠（均表现为ARDS），这种异质性与ARDS内型分型范式一致——生物学上不同的内型已被证实可解释预后的差异及对治疗的异质性反应。ARDS标准治疗的依从性面临快速准确识别与干预的障碍，领域内已在逐步识别兼具三大功能的生物标志物：直接参与ARDS病理生理过程、用于诊断与监测、可作为潜在治疗靶点。本综述提出炎症脂质介质（LMs）驱动sALI肺屏障功能障碍的理论框架，重点关注脂质介质通过激活瞬时受体电位（TRP）通道介导sALI的潜在机制，探讨脂质介质与TRP通道在sALI发病中的相互作用，以期为发现更敏感的生物标志物及机制导向的干预策略提供依据，改善脓毒症患者肺部结局。

Pathophysiology of sALI

呼吸系统由支气管、细支气管及肺泡组成，气体交换依赖于肺泡-毛细血管屏障的完整性，该屏障由三部分构成：实现气体交换的肺泡Ⅰ型（AT1）上皮细胞与分泌表面活性物质、参与修复的肺泡Ⅱ型（AT2）上皮细胞构成的肺泡上皮层、微血管内皮层及两层间的间质间隙。sALI中屏障功能受损主要由循环炎症介质介导的间接损伤所致，屏障破坏后可引发肺水肿、气体交换障碍及进行性呼吸衰竭。固有免疫系统快速激活与屏障破坏同步发生：肺泡巨噬细胞及招募的中性粒细胞通过模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs）及损伤相关分子模式（DAMPs），触发细胞因子、趋化因子及脂质介质的释放，招募更多免疫细胞并激活下游细胞内信号通路，诱导早期固有反应相关基因转录。尽管这些反应是病原体清除所必需的，但过度或持续激活会造成继发性组织损伤，加重上皮及内皮损伤，最终引发气体交换障碍及呼吸症状恶化；同时上皮离子通道功能紊乱会阻碍肺泡液体清除，进一步加剧氧合异常。固有免疫激活伴随炎症介质释放，构成了驱动sALI的分子风暴基础。sALI属于典型的间接肺损伤，核心起始事件是全身炎症背景下肺内皮损伤，这与以肺上皮损伤为主的吸入等直接肺损伤存在本质区别。脓毒症诱导的肺血管内皮损伤可导致细胞间连接破坏，富含蛋白质的水肿液渗入肺泡。临床前脓毒症模型可有效复现sALI的临床特征，包括白细胞浸润、肺水肿及气体交换障碍，为解析新型分子机制、发现疾病修饰生物标志物提供了重要工具。尽管生物活性脂质介质在sALI中的作用证据不断积累，细胞因子仍是脓毒症领域研究最为深入的介质。TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎细胞因子的过量释放可导致内皮激活、血管通透性增加及组织损伤扩大，其释放程度与临床结局严重程度相关：IL-6水平升高与死亡率增加相关，TNF-α及IL-1β可直接损害肺泡屏障功能；尽管抗炎细胞因子IL-10平行上调，但往往不足以抵消过度的促炎细胞因子风暴。生物活性脂质介质虽长期受关注度低于细胞因子，但其在调控免疫反应中的作用日益凸显。脂肪酸酰基类脂质介质（如类花生酸）是调控感染反应的 endogenous化学信号，由多不饱和脂肪酸（PUFAs）衍生而来，其信号网络的复杂性不亚于细胞因子信号。质谱技术的发展实现了大量新型脂质种类的定量鉴定，脂质介质已被证实是血管通透性、间质水肿及肺顺应性下降的重要调节因子，其及其膳食来源的PUFA前体在包括ARDS在内的多种疾病中发挥促炎或抗炎作用。脂质介质通过四大酶家族催化PUFAs氧化生成：环氧合酶、脂氧合酶、环氧酶及羟化酶。传统研究聚焦于环氧合酶产物，因其可介导发热、肿胀、发红、疼痛等炎症经典表现，但感染过程中还可生成数百种其他生物活性脂质介质。细胞色素P450（CYP）同工酶可生成大量环氧酶代谢产物，其蓄积与呼吸窘迫及肺损伤密切相关，其中CYP衍生的亚油酸二羟基代谢产物（LA-DiHOMEs）被证实可直接参与肺损伤及肺功能障碍。亚油酸是西方饮食中主要的ω-6 PUFA，也是细胞膜脂质中最丰富的脂肪酸之一。亚油酸经CYP酶催化生成亚油酸环氧代谢产物（LA-EpOMEs，包括9(10)-EpOME及其区域异构体12(13)-EpOME），后者可被环氧化物水合酶水解为相应的LA-DiHOMEs：9(10)-DiHOME及12(13)-DiHOME。这类单环氧脂肪酸代谢产物因对白细胞具有毒性效应被称为白细胞毒素，除血管扩张作用外，还可对肺泡上皮细胞及心血管组织产生毒性。动物研究及大样本脓毒症患者回顾性队列研究均显示，进展为ARDS的患者血浆LA-DiHOME浓度显著升高；COVID-19相关ARDS患者中也观察到LA-DiHOME水平的显著升高。“类花生酸风暴”一词被用于描述感染及炎症期间类花生酸及相关脂质介质（如十八碳烯酸类、二十二碳六烯酸类）的大规模释放，其规模可与经典的细胞因子风暴相当。脂质介质由PUFAs衍生而来，必需PUFAs（α-亚麻酸ALA、亚油酸LA）及其长链衍生物（二十碳五烯酸EPA、二十二碳六烯酸DHA、花生四烯酸AA）是促炎及抗炎脂质介质合成的主要酶底物。环氧合酶及脂氧合酶通路衍生的脂质介质（如前列腺素、白三烯）是经典的炎症驱动因子，也是非甾体抗炎药及白三烯受体拮抗剂的作用靶点，但其他脂质介质生成通路在sALI中的作用近年受到关注。CYP衍生的LA代谢产物在实验模型中可诱导严重肺损伤，凸显其致病潜力；系统感染应答中生成的LA-DiHOMEs可直接促进肺毛细血管渗漏、间质水肿及肺顺应性下降。值得注意的是，尽管全局代谢组学分析无法完全区分早期脓毒症合并ARDS与不合并ARDS的患者，但12,13-DiHOME是43种在ARDS患者中升高的代谢物之一，也是29种与简化急性生理学评分（SAPS）Ⅱ所评估疾病严重程度相关的代谢物之一，支持其在sALI中的潜在生物标志物价值。

TRP channels and their relevance to sALI

瞬时受体电位（TRP）通道是一类非选择性阳离子通道超家族，可响应多种物理及化学刺激介导Ca²⁺及Na⁺内流。其结构包含6个跨膜结构域，S5与S6之间为孔道形成环，含胞内N端及C端，以四聚体形式组装为功能性离子通道。根据序列同源性及功能特性，TRP通道分为6个主要亚家族：TRPC（经典）、TRPV（香草酸）、TRPM（黑素瘤相关）、TRPA（锚蛋白）、TRPP（多囊蛋白）及TRPML（黏脂蛋白）。多数TRP通道具有多态性，可被温度变化、渗透压或机械应力、pH改变、活性氧（ROS）及辣椒素等外源性化合物激活或调控。TRP通道传统上与感觉神经元激活相关，但在呼吸系统中，其广泛表达于气道上皮细胞、肺泡巨噬细胞、血管内皮细胞及平滑肌细胞等非神经元肺细胞。通过调控胞内Ca²⁺水平，TRP通道参与调控内皮通透性、上皮离子转运、细胞因子释放及免疫细胞招募等关键过程，其功能紊乱与哮喘、COPD、呼吸机相关性肺损伤及sALI等多种肺病理状态相关。多个TRP家族成员已被证实参与肺功能紊乱，其药理或遗传抑制可减轻肺水肿及屏障功能障碍：TRPC6参与血管张力调节及中性粒细胞趋化，过度激活可增加内皮通透性、促进肺水肿，选择性TRPC6抑制剂（如落叶松醇衍生物）可减轻肺水肿，TRPC6基因敲除在脓毒症实验模型中发挥肺保护作用；TRPV1被毒性吸入物或炎症介质激活后，可放大肺微环境神经源性炎症及细胞因子释放；TRPV4是肺泡-毛细血管屏障调控的核心分子，其激活可破坏细胞间连接、促进肺水肿，而抑制TRPV4则在实验模型中发挥肺损伤保护作用；TRPA1虽研究相对较少，但也被证实参与气道炎症及高反应性调控。这些证据为TRP通道在sALI发病机制中的潜在作用提供了实验依据。

Lipid mediators and their modulation of TRP channels

炎症脂质介质与TRP通道的相互作用最早在炎症性疼痛领域得到广泛研究，因这类通道在感觉神经中高表达。花生四烯酸衍生物12-HpETE、15-HpETE、5-HETE、15-HETE及LTB₄激活TRPV1通道的效力与天然激动剂辣椒素相当，且该激活效应可被TRPV1拮抗剂辣椒平阻断；另一花生四烯酸代谢产物20-HETE不仅激活TRPV1，还可增强其对其他刺激的敏感性。ω-3 PUFA衍生物如20-HEPE（源于EPA）及22-HDoHE（源于DHA）在体外激活TRPV1的效力高于20-HETE，但未在小鼠模型中诱导痛觉行为。亚油酸衍生的脂质介质9-HODE、13-HODE、9-oxoODE及13-oxoODE也可激活TRPV1，诱导急性疼痛及热痛觉过敏，该效应在TRPV1基因敲除小鼠中消失或被药理学拮抗剂阻断；此外，9-HODE及13-HODE可激活TRPA1，13-HODE还可激活TRPV2。亚油酸的环氧及二羟基代谢产物9,10-DiHOME、12,13-DiHOME、9(10)-EpOME及12(13)-EpOME在体外及体内均可激活TRPV1及TRPA1。烧伤疼痛模型中，广谱CYP抑制剂酮康唑可显著降低神经元组织中LA衍生的DiHOMEs及EpOMEs浓度，且酮康唑处理及TRPV1/TRPA1拮抗均可逆转烧伤后痛觉过敏，支持CYP生成的脂质介质通过激活TRPV1/TRPA1介导痛觉增敏的作用。三项临床研究提示酮康唑可能预防高危危重症患者肺损伤发生，但后续的KARMA试验（酮康唑用于急性肺损伤及ARDS呼吸管理试验）纳入了穿透伤、胃内容物吸入等异质性肺损伤病因，未发现酮康唑的显著获益，限制了其临床应用。分子动力学模拟为脂质介质与TRPV1的相互作用提供了机制见解：多种脂质介质可在TRPV1的香草酸口袋形成稳定相互作用，结合模式与辣椒素类似，部分脂质介质（如9,10-DiHOME）可能通过替代结合位点或间接机制调控TRPV1活性，且多种脂质介质在TRPV1香草酸口袋的自由结合能高于经典激动剂辣椒素。与促炎脂质介质相反，多种抗炎脂质介质是TRP通道的内源性 potent抑制剂：消退素D1（RvD1）可抑制TRPA1、TRPV3及TRPV4，减轻激动剂诱导的急性疼痛并逆转炎症组织痛觉过敏；消退素D2（RvD2）可强效抑制TRPV1及TRPA1，消除炎症诱导的突触可塑性，逆转急慢性炎性疼痛；消退素E1（RvE1）选择性抑制TRPV1，降低TRPV1驱动的痛觉行为；巨噬细胞产生的DHA衍生脂质介质maresin 1（MaR1）可剂量依赖性抑制TRPV1，阻断辣椒素诱导的反应，减轻炎症及化疗诱导的神经病理性疼痛。尽管上述研究多聚焦于痛觉调控，但TRP通道的功能远不止于此：肺上皮及内皮中的非神经元TRP通道可直接受类花生酸调控，将脂质介质信号与屏障完整性关联。例如TRPV4可被环氧二十碳三烯酸（EETs）等PUFA代谢产物调控，TRPV4经EETs激活后可增加内皮通透性、促进肺泡水肿形成。综上，TRP通道可作为整合炎症脂质介质信号的多模态传感器，尽管多数证据来自痛觉及疼痛模型，但这些通道在肺非神经元细胞中高表达，其激活可直接导致屏障功能障碍及肺水肿，为sALI的发病机制提供了新的研究方向。

Critical future investigations

ARDS精准医疗的最终目标是识别病理分子特征一致的亚组，使其对特定治疗的反应更均一，质谱检测技术是实现这一目标的核心工具。基于生物标志物的引导性研究有望推动更具靶向性的临床试验，最终改善ARDS患者预后。当前多数临床研究依赖非靶向全局代谢组学分析，该方法适用于发现新型代谢生物标志物及异常通路，但要获得真正具有临床 actionable的数据，需转向靶向代谢物定量，即测定预设特定代谢物的绝对浓度，以实现研究人群间的直接比较并建立临床基线。验证炎症脂质介质生物标志物临床价值的关键步骤，是在临床人群中进行靶向定量，明确剂量-反应关系并建立临界值。为准确评估TRP通道及其炎症脂质配体是否驱动sALI肺泡损伤，需构建特异性实验模型。尽管TRP通道在肺非神经元细胞中广泛表达，但其在感觉神经元中表达丰度最高，构建肺特定细胞类型TRP通道条件性基因敲除的转基因动物模型，可更精准地验证所提出的病理分子机制。

Conclusions and limitations

ARDS临床谱常划分为高炎与低炎表型，但其本质是多种病理生理过程最终导致弥漫性肺泡损伤的疾病谱系，仅依据高炎/低炎等宽泛生物学特征合并穿透伤、吸入、肺炎、全身感染等异质性病因，很可能掩盖肺损伤的潜在病理分子驱动因素。脓毒症是ARDS的首要危险因素，但个体对全身炎症的宿主反应差异可能影响肺损伤严重程度。代谢组学与分子内型分型技术的进步，有望识别出既可指导患者分层/富集策略，又可直接参与肺泡损伤的生物标志物。脓毒症继发间接肺损伤发生于固有免疫系统激活之后，由促进肺泡损伤的炎症介质蓄积驱动。本文提出一种新型机制：炎症脂质介质通过激活肺部TRP通道，驱动肺泡屏障功能障碍，即假设肺内TRP通道被炎症脂质介质激活，直接参与sALI的发生发展。目前提出的循环炎症脂质介质通过与TRP通道相互作用驱动肺泡损伤的分子机制，主要源自非脓毒症实验模型的推论；尽管患者代谢组学关联研究显示进展为肺损伤的脓毒症患者循环脂质介质升高，但尚未明确脂质介质是否直接导致这些患者的肺泡损伤。TRP通道作为非选择性阳离子通道，已在哮喘、COPD模型中证实可介导炎症反应、破坏肺泡-毛细血管屏障，但其在sALI发病中的激活贡献尚不明确。此外，炎症脂质介质与TRP通道的相互作用多在炎症性疼痛模型中开展，肺损伤模型中的相关研究仍十分有限。未来针对sALI背景下这些分子通路的深入研究，可为靶向TRP通道或其内源性脂质介质激动剂的新型治疗策略提供理论依据，最终改善脓毒症患者肺部结局。