枸櫞酸咖啡因防治支氣管肺發(fā)育不良的研究進(jìn)展完整版支氣管肺發(fā)育不良（bronchopulmonarydysplasia,BPD）是早產(chǎn)兒中常見的并發(fā)癥之一［1］。BPD的發(fā)生率與胎齡密切相關(guān)，胎齡越小發(fā)病率通常越高［2］。BPD的病死率較高，且預(yù)后不良［3］。一項Meta分析結(jié)果顯示，BPD患兒繼發(fā)哮喘的風(fēng)險明顯增加［4］。此外研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)BPD患兒成年后肺功能檢查結(jié)果異常，且日后出現(xiàn)類似慢性阻塞性肺病表型的風(fēng)險升高［5-6］。早產(chǎn)兒在出生后暴露于高氧環(huán)境中，過度的氧化應(yīng)激超過未成熟肺的清除能力，導(dǎo)致大量活性氧（reactiveoxygenspecies,ROS）的生成。這些ROS誘發(fā)了肺內(nèi)炎癥反應(yīng)，進(jìn)而造成肺泡上皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞壞死或凋亡，肺泡結(jié)構(gòu)遭到破壞，血管通透性增加，導(dǎo)致肺組織損傷和肺發(fā)育停滯［7-8］。鑒于BPD臨床表現(xiàn)的特異性及其病因機(jī)制的復(fù)雜性，目前的防治策略主要包括優(yōu)化通氣方式，應(yīng)用皮質(zhì)類固醇、表面活性劑、枸櫞酸咖啡因及非侵入性呼吸支持等［9-10］。基于枸櫞酸咖啡因在治療效果和安全性方面的良好表現(xiàn)，目前臨床上對未發(fā)生呼吸暫停但存在高BPD風(fēng)險的早產(chǎn)兒進(jìn)行預(yù)防性使用。近年來，研究重點逐漸轉(zhuǎn)向枸櫞酸咖啡因的潛在臨床應(yīng)用并深入探索其作用機(jī)制?，F(xiàn)綜述枸櫞酸咖啡因?qū)Σ煌渭?xì)胞靶點的作用，探討其在防治BPD中的關(guān)鍵作用及潛在機(jī)制，以期拓寬其在藥物治療領(lǐng)域及臨床應(yīng)用中的價值。1枸櫞酸咖啡因概述枸櫞酸咖啡因的傳統(tǒng)應(yīng)用枸櫞酸咖啡因是一種天然存在的甲基黃嘌呤衍生物，具有非選擇性磷酸二酯酶活性，參與調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等生理過程。在傳統(tǒng)認(rèn)識中，枸櫞酸咖啡因主要通過非特異性阻斷腺苷受體（adenosinereceptor,AR）來發(fā)揮作用。這一機(jī)制刺激延髓呼吸中樞，增強(qiáng)了對二氧化碳的敏感性，促進(jìn)支氣管擴(kuò)張，從而改善肺通氣量。因此，枸櫞酸咖啡因被廣泛用于早產(chǎn)兒呼吸暫停（apneaofprematurity,AOP）的治療?；谄渲袠猩窠?jīng)興奮作用，咖啡因也被用于治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病引起的呼吸衰竭。此外，咖啡因具有血管收縮作用，常作為治療頭痛的輔助藥物使用［11］。咖啡因還常與其他藥物聯(lián)合使用增強(qiáng)療效［12］。枸櫞酸咖啡因的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀隨著醫(yī)學(xué)研究的不斷深入，枸櫞酸咖啡因的臨床應(yīng)用前景也在不斷擴(kuò)展。2006年一項多中心隨機(jī)對照試驗結(jié)果表明，枸櫞酸咖啡因治療AOP的同時，能夠顯著降低BPD的發(fā)生率。除了暫時性延緩體重增長外，該研究未發(fā)現(xiàn)枸櫞酸咖啡因明顯的短期風(fēng)險［13］，這引發(fā)了國內(nèi)外對其臨床潛在應(yīng)用的廣泛關(guān)注與研究。研究顯示，枸櫞酸咖啡因能夠改善早產(chǎn)兒自主呼吸模式，縮短機(jī)械通氣時間，并提高拔管成功率。此外，對兒童時期的肺功能也展現(xiàn)了長期的益處［14-15］。出生后預(yù)防性使用咖啡因已被證明可以減少視網(wǎng)膜病變、動脈導(dǎo)管未閉等并發(fā)癥的發(fā)生，且未觀察到顯著的不良反應(yīng)［16］。此外，早期給予咖啡因具有腦保護(hù)作用，并有助于早產(chǎn)兒的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育［17］。咖啡因?qū)ε两鹕『桶柎暮Ｄ〉难芯恳苍谶M(jìn)行中，結(jié)果表明其可能對神經(jīng)系統(tǒng)有一定的保護(hù)作用［18］。還有研究表明咖啡因可以改善微循環(huán)、升高血壓［19］，并可通過調(diào)節(jié)胰島素敏感性輔助糖尿病治療［20-21］。其作用機(jī)制具有多樣性，亟待進(jìn)一步深入研究。2枸櫞酸咖啡因預(yù)防BPD的機(jī)制2.1Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞（alveolartypeⅡepithelialcells,AECⅡ）AECⅡ被認(rèn)為是“肺泡干細(xì)胞”，在BPD發(fā)生后，通過調(diào)節(jié)肺內(nèi)微環(huán)境促進(jìn)Ⅰ型肺泡上皮細(xì)胞的生成和功能恢復(fù)，從而緩解肺泡發(fā)育受阻［22］。然而，由于早產(chǎn)兒的肺發(fā)育不成熟，過量生成的ROS對AECⅡ造成氧化應(yīng)激損傷，并激活多種信號通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［23］。在這一過程中，含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶依賴性的AECⅡ凋亡被認(rèn)為是高氧肺損傷的重要機(jī)制之一。研究表明，咖啡因作為一種有效的抗氧化劑，能夠顯著減少高氧誘導(dǎo)的ROS生成，并通過激活核轉(zhuǎn)錄因子-紅系2相關(guān)因子2（nuclearfactorerythroid2-relatedfactor2,Nrf2）信號通路，促進(jìn)抗氧化酶的高表達(dá)，減輕AECⅡ氧化應(yīng)激損傷［24］。Teng等［25］研究發(fā)現(xiàn)，高氧暴露增強(qiáng)了肺發(fā)育囊泡期和肺泡期的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，而咖啡因可以通過激活環(huán)磷腺苷（cyclicadenosinemonophosphate,cAMP）依賴性蛋白激酶A相關(guān)通路，抑制C/EBP同源蛋白介導(dǎo)的AECⅡ凋亡途徑。通過抗氧化和調(diào)控凋亡相關(guān)信號通路，咖啡因可以有效減輕氧化應(yīng)激，顯著改善AECⅡ功能。AECⅡ不僅是肺損傷修復(fù)的一個被動參與者，更可能是調(diào)控肺再生的核心“指揮官”。AECⅡ通過分泌細(xì)胞因子和生長因子，促進(jìn)鄰近細(xì)胞的增殖與分化，從而有效改善肺功能［26］。因此，深入理解AECⅡ調(diào)控BPD的分子機(jī)制，尤其是其在促進(jìn)肺再生和恢復(fù)肺功能中的多重作用，對于制定更精準(zhǔn)的BPD臨床治療策略具有重要意義。之前的研究報道，咖啡因可以減輕氧化應(yīng)激，促進(jìn)線粒體功能恢復(fù)［27］，這一發(fā)現(xiàn)提示枸櫞酸咖啡因可能有助于提高AECⅡ的分化能力，為其臨床應(yīng)用開辟了廣闊前景，值得進(jìn)一步研究。2.2肺泡巨噬細(xì)胞未成熟肺的炎癥反應(yīng)所致的肺損傷與修復(fù)失衡是導(dǎo)致BPD的關(guān)鍵因素。研究表明，產(chǎn)前絨毛膜羊膜炎、產(chǎn)后機(jī)械通氣及院內(nèi)感染等不良事件均可導(dǎo)致體內(nèi)促炎介質(zhì)的表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而引發(fā)中性粒細(xì)胞向肺部浸潤及肺泡巨噬細(xì)胞的募集。這一過程中，巨噬細(xì)胞會經(jīng)歷從M2到M1的表型轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生的炎癥M1進(jìn)一步增強(qiáng)了炎癥反應(yīng)，最終導(dǎo)致體內(nèi)促炎細(xì)胞因子與抗炎細(xì)胞因子之間的失衡，加速BPD的發(fā)展［28］。咖啡因作為一種免疫調(diào)節(jié)劑，能夠抑制淋巴細(xì)胞的增殖、活化及細(xì)胞因子分泌，從而發(fā)揮其抗炎作用［29］。研究表明，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NOD-likereceptorprotein3inflammasome,NLRP3）炎癥小體的早期激活在BPD的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用［30］。在小鼠模型中，咖啡因通過抑制脂多糖誘導(dǎo)人單核巨噬細(xì)胞中的絲裂原活化蛋白激酶信號通路，從而抑制NLRP3炎癥小體的表達(dá)并減少白細(xì)胞介素1β的分泌［31］。值得注意的是，不同極化狀態(tài)的巨噬細(xì)胞對肺泡發(fā)育具有截然不同的調(diào)控作用，提示肺泡巨噬細(xì)胞可能通過分泌活性代謝物參與肺泡發(fā)育。目前的研究多集中在炎癥反應(yīng)的抑制方面，缺乏對不同類型的肺泡巨噬細(xì)胞之間的代謝產(chǎn)物及其代謝通路的深入探索。因此，未來的研究需要更多地關(guān)注巨噬細(xì)胞代謝調(diào)控與肺泡發(fā)育之間的復(fù)雜關(guān)系，以及咖啡因作為調(diào)節(jié)因子在這一過程中的潛力。2.3血管內(nèi)皮細(xì)胞血管生成過程對肺泡的形成與分化具有重要意義，而肺血管損傷被認(rèn)為是BPD的主要病理特征之一［32］。缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia-induciblefactor,HIF）-1的表達(dá)與體內(nèi)氧濃度密切相關(guān)。發(fā)育不成熟的肺組織暴露在高氧中會迅速誘導(dǎo)HIF降解，進(jìn)而導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor,VEGF）表達(dá)下調(diào)，促進(jìn)BPD的發(fā)生［33］。研究發(fā)現(xiàn)，HIF-2α、VEGF受體-1和血管生成素1（angiopoietin-1,ANG-1）在枸櫞酸咖啡因處理組中高表達(dá)，提示枸櫞酸咖啡因可能通過ROS介導(dǎo)的HIF信號通路動態(tài)促進(jìn)ANG-1和VEGF的協(xié)同作用，從而改善肺損傷早期的異常血管反應(yīng)。同時，在雄性小鼠模型中觀察到咖啡因處理后肺泡數(shù)和血管表面積增加，肺小動脈平均線截距和平滑肌厚度減少，表明咖啡因?qū)ρ苤厮艿挠绊懢哂行詣e特異性，這可能與雌性體內(nèi)性激素的保護(hù)作用相關(guān)［34］。此外，當(dāng)體內(nèi)氧化應(yīng)激增加時，肺動脈內(nèi)皮細(xì)胞中的抗氧化劑四氫生物蝶呤會被消耗，而咖啡因能夠通過減少泛素依賴性降解和ROS形成，增加三磷酸鳥苷環(huán)化水解酶-1的表達(dá)，從而上調(diào)內(nèi)皮型一氧化氮合酶水平，改善肺泡結(jié)構(gòu)和血管功能［35］。上述研究表明枸櫞酸咖啡因在改善血管重塑方面具有潛力，但其具體機(jī)制仍需要深入探討，未來的研究應(yīng)聚焦于分子層面，進(jìn)一步揭示枸櫞酸咖啡因如何調(diào)節(jié)HIF信號通路、VEGF、ANG-1等因子的表達(dá)。此外，性別差異尚需更多的臨床證據(jù)，以評估枸櫞酸咖啡因在不同疾病階段和個體中的療效。2.4肺成纖維細(xì)胞當(dāng)受到各種應(yīng)激條件刺激時，肺成纖維細(xì)胞會異常激活，分泌膠原蛋白和纖維蛋白，進(jìn)而參與肺組織纖維化。隨后，成纖維細(xì)胞通過旁分泌途徑與其他肺細(xì)胞進(jìn)行通訊，以促進(jìn)肺損傷的修復(fù)并重建肺穩(wěn)態(tài)。因此，肺成纖維細(xì)胞與BPD的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。研究顯示，咖啡因以濃度依賴的方式抑制胞內(nèi)cAMP水平升高，并通過磷酸二酯酶-4/cAMP途徑抑制肺上皮細(xì)胞中的轉(zhuǎn)化生長因子β（transforminggrowthfactor-β,TGF-β）活化，從而減少轉(zhuǎn)膠原蛋白的表達(dá)和膠原蛋白的沉積，改善氣道上皮細(xì)胞的重塑［36］。在成纖維細(xì)胞中，α-平滑肌肌動蛋白（alphasmoothmuscleactin,α-SMA）表達(dá)升高是成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為肌成纖維細(xì)胞的關(guān)鍵標(biāo)志。研究發(fā)現(xiàn)，咖啡因可以抑制成纖維細(xì)胞中α-SMA基因的表達(dá)，表明咖啡因能夠中斷成纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化過程［37］。需要注意的是，體視學(xué)分析表明，咖啡因?qū)Ω哐跻呀?jīng)造成的肺泡結(jié)構(gòu)損傷沒有顯著影響。盡管咖啡因可以影響發(fā)育中肺的TGF-β信號通路，但尚無證據(jù)表明咖啡因能夠逆轉(zhuǎn)高氧對肺泡已經(jīng)造成的損害［38］。在肺損傷修復(fù)過程中，成纖維細(xì)胞與AECⅡ共同構(gòu)建了一個特殊的微環(huán)境，被稱為“干細(xì)胞龕”。通過分泌生長因子和細(xì)胞外基質(zhì)等信號分子，成纖維細(xì)胞能夠促進(jìn)AECⅡ的增殖和分化。此外，成纖維細(xì)胞還能通過影響免疫細(xì)胞的功能，導(dǎo)致肺損傷修復(fù)過程的異常，提示肺內(nèi)存在成纖維細(xì)胞-免疫細(xì)胞-上皮細(xì)胞互作信號軸［39］。盡管已有大量研究揭示了肺成纖維細(xì)胞在修復(fù)中的多重作用，尤其是其在微環(huán)境重塑中的關(guān)鍵地位，但仍有許多機(jī)制尚未完全闡明。枸櫞酸咖啡因在這一過程中是否及如何發(fā)揮作用，仍然是一個亟待深入探索的問題。因此，未來的研究應(yīng)繼續(xù)關(guān)注這一領(lǐng)域，尤其是枸櫞酸咖啡因在調(diào)節(jié)肺成纖維細(xì)胞功能及其與上皮、免疫細(xì)胞相互作用中的潛在機(jī)制。2.5其他出生1周內(nèi)的液體管理對于BPD的發(fā)生具有重要意義。研究表明，幼鼠在高氧環(huán)境暴露后，肺泡空間呈不均勻分布，間隔變薄，而咖啡因處理組肺水腫減輕，這可能與咖啡因的利尿作用有關(guān)［40］。此外，枸櫞酸咖啡因還可以調(diào)節(jié)肺部自噬過程，目前在小鼠和狒狒的BPD模型中已發(fā)現(xiàn)肺自噬功能障礙的相關(guān)證據(jù)［41］。最近研究發(fā)現(xiàn)，在早產(chǎn)兒發(fā)生BPD之前，呼吸道微生態(tài)發(fā)生了變化，包括微生物多樣性的異常及其進(jìn)化模式，這提示肺微生態(tài)環(huán)境與BPD之間可能存在一定的相關(guān)性［42］。這些生物學(xué)效應(yīng)為進(jìn)一步探索枸櫞酸咖啡因在預(yù)防BPD的病理機(jī)制提供了新的思路?？偟膩碚f，作為一種具有潛在生物學(xué)活性的分子，枸櫞酸咖啡因可以作用于體內(nèi)多個肺細(xì)胞靶點，介導(dǎo)早產(chǎn)兒肺發(fā)育過程的損傷與修復(fù)過程，因此在BPD防治方面具有巨大的潛力。未來的研究應(yīng)聚焦于枸櫞酸咖啡因發(fā)揮調(diào)控作