張 沄 綜述，李國(guó)平 審校

（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸一科，四川瀘州646000）

支氣管哮喘（以下簡(jiǎn)稱哮喘）是由多種細(xì)胞及細(xì)胞組分參與的慢性氣道炎性疾病，以呼吸道炎性反應(yīng)、氣道高反應(yīng)性、氣道重塑為其主要特征，是當(dāng)前世界面臨的重要健康問題，其發(fā)病率和病死率在逐年上升。哮喘黏液高分泌與氣道重塑有關(guān)，是哮喘氣道上皮杯狀細(xì)胞增生和黏膜下腺體肥大等病理生理變化的結(jié)果［1］。黏液高分泌導(dǎo)致氣道阻塞、肺功能下降和感染增加是嚴(yán)重哮喘發(fā)作面臨的首要問題。盡管目前藥物治療對(duì)穩(wěn)定性哮喘的臨床管理有一定效果，但對(duì)于重癥哮喘及哮喘氣道黏液高分泌并無特異的有效的藥物治療方法，因此需要研究發(fā)現(xiàn)治療哮喘氣道黏液高分泌新的藥物治療靶點(diǎn)。目前哮喘黏液基礎(chǔ)研究主要集中在炎性介質(zhì)與相關(guān)的信號(hào)途徑如何導(dǎo)致黏液高分泌，并研究是否能通過抑制這些炎性介質(zhì)及其相關(guān)信號(hào)通路以減輕黏液高分泌的臨床表現(xiàn)，本文就這方面的研究進(jìn)展作一綜述。

1 哮喘氣道黏液高分泌特點(diǎn)

氣道黏液分泌是開放性管狀器官管腔的重要保護(hù)機(jī)制。正常氣道上皮分泌少量黏液，具有保護(hù)和潤(rùn)滑氣道作用，是呼吸系統(tǒng)固有免疫的第一道防線。其主要組成部分是黏蛋白，黏蛋白是一種含糖基化的大分子蛋白質(zhì)，由氣道上皮杯狀細(xì)胞和黏膜下層的黏液細(xì)胞分泌，目前已有21種MUC在人類基因中被識(shí)別，就其特性可分為膜相關(guān)性MUC和分泌性MUC，其中分泌性MUC主要來源于氣道上皮杯狀細(xì)胞和黏膜下腺體細(xì)胞，是構(gòu)成細(xì)胞外黏液層的主要成分，氣道黏蛋白主要包括MUC2、MUC4、MUC5 AC和MUC5B，其中MUC5 AC黏蛋白主要表達(dá)于氣道上皮杯狀細(xì)胞，MUC5B主要表達(dá)于黏膜下腺體，輕-中度哮喘患者主要產(chǎn)生富含MUC5 AC黏蛋白的黏液，致死性哮喘明顯存在MUC5 AC和MUC5B高表達(dá)。支氣管哮喘患者氣道重塑時(shí)黏液腺體病理性增生伴隨著黏蛋白表達(dá)和分泌的病理生理變化，最終導(dǎo)致氣道黏液高分泌和黏膜清除功能下降導(dǎo)致黏液積聚，加重炎性過程，并且加重氣道阻塞，導(dǎo)致氣流受限［2-4］。

2 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）-β／Smad信號(hào)通路與哮喘氣道黏液高分泌

哮喘炎性主要與CD4＋T淋巴細(xì)胞活化有關(guān)，活化的CD4＋T細(xì)胞釋放白細(xì)胞介素（IL）-4、IL-9、IL-13、粒細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）和TNF-α，以及各種趨化因子如T細(xì)胞活化分泌的RANTESA和嗜酸性粒細(xì)胞趨化因子（MCP-1），調(diào)節(jié)氣道黏液的高分泌［5］。Th2細(xì)胞是哮喘與氣道黏液高分泌的關(guān)鍵因子。Whittaker等［6］用哮喘抗原驅(qū)動(dòng)模型的方法證明IL-13抑制劑能在一定程度上降低黏液的產(chǎn)生。IL-13調(diào)節(jié)氣道黏液的產(chǎn)生可能通過錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)制。首先IL-13刺激黏蛋白基因的表達(dá)依賴于IL-4Rα受體和STAT6。IL-13與IL-4 Rα結(jié)合導(dǎo)致STAT6磷酸化，從而下調(diào)Fox A2。Fox A2的表達(dá)可抑制MUC5 AC基因的轉(zhuǎn)錄，同時(shí)阻止黏液細(xì)胞的增生。相反，IL-13刺激后的p-STAT6下調(diào)Fox A2的表達(dá)，因此能消除Fox A2對(duì)MUC5 AC產(chǎn)生的抑制作用。并且可增加黏液腺細(xì)胞的數(shù)目［7］。

IL-13調(diào)節(jié)黏液產(chǎn)生機(jī)制可能與TGF-β2相關(guān)。Tadaki等［8］用IL-13刺激哮喘病人和正常受試者原代支氣管上皮細(xì)胞證明，IL-13能刺激TGF-β2產(chǎn)生。TGF-β2的中和性抗體能部分抑制黏蛋白基因的表達(dá)。

TGF-β是一組由單核巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞等多細(xì)胞產(chǎn)生的25×103多肽生長(zhǎng)因子，具有多種功能，通過自分泌和旁分泌細(xì)胞，調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、生長(zhǎng)與細(xì)胞外基質(zhì)代謝。TGF-β亞家族至少由6個(gè)結(jié)構(gòu)相關(guān)的分子組成。在人、鼠等哺乳動(dòng)物的多種組織中均可檢測(cè)到TGF-β及其mRNA，但其各亞單位在不同組織中的表達(dá)有很大差異。

啟動(dòng)TGF-β信號(hào)途徑，需要TGF-β家族配體通過活化的橫跨膜的絲-蘇氨酸激酶受體TGF-βI型受體（TβRΙ）和TGF-βⅡ型受體（TβRII）來啟動(dòng)下游的信號(hào)通路。TGF-β信號(hào)要從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)到細(xì)胞核內(nèi)需要TGF-β信號(hào)傳感器，被稱為Smads。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞群有8種不同的Smads（Smad 1～8），被分為3種類型：（1）受體調(diào)節(jié)型Smads（R-Smads），包括Smad 1、2、3、5、8；（2）共同型Smad（Co-Smad），即Smad 4；（3）抑制型Smads（I-s mads），包括Smad 6、7。Smads的結(jié)構(gòu)大致相同，不同類別的Smads結(jié)構(gòu)有一些不同并且影響其各自的功能。R-Smads直接與活化的TβRI受體復(fù)合物形成交互作用，使其C-末端絲氨酸基序的磷酸化。Smad 2和Smad 3調(diào)節(jié)活化素和TGF-β信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，而Smad 1、5、8調(diào)節(jié)BMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)TGF-β受體與配體相結(jié)合時(shí)，TβRII持續(xù)活化，與TβRΙ形成異質(zhì)二聚體并且轉(zhuǎn)磷酸化TβRΙ的谷氨酸合成酶區(qū)域，導(dǎo)致TβRΙ活化并磷酸化R-Smads C-末端的絲氨酸基序，磷酸化的Smad 2或Smad 3與Smad 4形成異質(zhì)二聚體，定位到細(xì)胞核內(nèi)調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，而Smad 6和Smad 7對(duì)TGF-β信號(hào)通路有負(fù)性調(diào)節(jié)作用。通過阻止R-Smads與TβRI交互作用，抑制TβRI磷酸化或者抑制與Smad 4形成異質(zhì)二聚體起作用［9］。

Le等［10］用OVA致敏Smad 3基因缺失小鼠，以研究Smad 3在過敏原導(dǎo)致的氣道重塑的作用，研究表明Smad 3信號(hào)分子的缺失能下調(diào)哮喘氣道重塑的特征性表現(xiàn)，包括減少細(xì)支氣管周圍的細(xì)胞外基質(zhì)沉積，減少平滑肌層厚度，減少黏蛋白的產(chǎn)生和成纖維細(xì)胞的數(shù)量。這可能與直接阻止了TGF-β／Smad誘導(dǎo)的膠原蛋白合成有關(guān)。另有研究表明，革蘭陰性桿菌通過活化TGF-β-Smad3／4信號(hào)通路，誘導(dǎo)刺激人上皮細(xì)胞MUC2基因的轉(zhuǎn)錄，用TβRI、TβRII、Smad 3和Smad 4的顯性負(fù)性突變體實(shí)驗(yàn)?zāi)茱@著抑制不可分型流感嗜血桿菌（NTHi）誘導(dǎo)的MUC2基因的轉(zhuǎn)錄，并且TGF-β中和性抗體能降低MUC2基因啟動(dòng)子的活化和表達(dá)。

3 Lyn激酶與哮喘氣道黏液高分泌

蛋白酪氨酸激酶是細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵信號(hào)酶。在免疫應(yīng)答，炎性反應(yīng)等過程中起著重要的病理生理作用。Lyn激酶是非受體型酪氨酸激酶Src家族成員之一，Lyn激酶與多種信號(hào)途徑有關(guān)，參與哮喘炎性反應(yīng)和氣道重塑的發(fā)生，但其在哮喘發(fā)病中的具體機(jī)制不明。部分研究發(fā)現(xiàn)Lyn激酶抑制多肽能減輕嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎性反應(yīng)。但是近年來研究發(fā)現(xiàn)，Lyn激酶基因敲除鼠出現(xiàn)嚴(yán)重持續(xù)的變態(tài)反應(yīng)炎性、血清高水平Ig E、Th2免疫應(yīng)答，表明Lyn激酶是一個(gè)重要的陰性調(diào)節(jié)Th2免疫應(yīng)答的激酶［11］。

Lyn激酶與下游的PI3 K和Akt，形成Lyn／PI3 K／Akt途徑，參與哮喘的炎性反應(yīng)應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用PI3 K抑制劑LY294002能減輕氣道炎性反應(yīng)與氣道高反應(yīng)，PI3 K基因敲除鼠表現(xiàn)為較低的氣道嗜酸性細(xì)胞炎性和氣道重塑，其減低炎性和氣道重塑與其減少的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β／Smad2／3有關(guān)［12］。Akt在哮喘發(fā)病中的作用，目前報(bào)道相對(duì)較少。也有研究血小板源性生長(zhǎng)因子通過PI3K信號(hào)途徑，激活A(yù)kt蛋白，從而激活下游的核因子（NF-κB）和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶，促進(jìn)氣道平滑肌細(xì)胞增殖，參與哮喘氣道重塑［13］。也有研究表明在反流性食道炎中，結(jié)合膽汁酸能通過PI3 K／Akt／AP-1途徑調(diào)節(jié)食道MUC5 AC黏蛋白表達(dá)［14］。Lyn激酶具有廣泛的調(diào)節(jié)作用，Lyn不僅調(diào)節(jié)PI3K／Akt，同時(shí)也調(diào)節(jié)STAT信號(hào)途徑，Lyn能直接磷酸化STAT3［15］。因此，Lyn途徑在氣道黏液高分泌各信號(hào)途徑中具有重要的調(diào)節(jié)作用。

4 表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）途徑與哮喘氣道黏液高分泌

表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR）是人表皮生長(zhǎng)因子受體家族成員，其相對(duì)分子質(zhì)量為170×103，屬于受體酪氨酸激酶家族，主要表達(dá)于細(xì)胞膜，可被EGF、TGF-α、HBEGF、氧化應(yīng)激、雙調(diào)蛋白等激活。激活后發(fā)生二聚體化并引發(fā)胞內(nèi)段酪氨酸激酶活化，進(jìn)一步激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，EGFR活化經(jīng)過配體依賴性和配體非依賴性EGFR酪氨酸磷酸化。EGFR下游信號(hào)通路主要有：Ras／Raf／MEK／ERK通路，PI3 K／Akt通路。

研究表明EGFR／EGFR配體表達(dá)于氣道上皮，調(diào)節(jié)其增值、分化、修復(fù)。EGFR和其配體在慢性氣道炎性反應(yīng)中表達(dá)呈增加趨勢(shì)。EGF-R的表達(dá)與氣道黏液杯狀細(xì)胞病理性增生存在正相關(guān)性。許多刺激黏液產(chǎn)生的刺激物是通過增加細(xì)胞膜表面基質(zhì)金屬蛋白酶裂解EGFR前體。因此EGFR的活化在黏蛋白的合成調(diào)節(jié)中起重要作用。PI3K／Akt和ERK1／2通路也是調(diào)節(jié)黏蛋白的產(chǎn)生必須的。而PI3 K／Akt和ERK1／2的活化受EGFR活性的調(diào)節(jié)。EGFR特異性抑制劑AG1478能完全阻止人嗜中性粒細(xì)胞彈性蛋白刺激的p-ERK1／2、PI3 K、p-Akt蛋白的表達(dá)［16］。在EGFR調(diào)節(jié)氣道MUC5 AC蛋白表達(dá)實(shí)驗(yàn)中用ERK藥理性抑制劑能完全阻止MUC5 AC mRNA的表達(dá)和MUC5 AC啟動(dòng)子的活化，ERK通路調(diào)節(jié)MUC5 AC基因的轉(zhuǎn)錄活化，必須通過SP-1和他在MUC5 AC啟動(dòng)子的作用元件結(jié)合而起作用?？偠灾?，Ras／Raf／ERK／SP-1信號(hào)通路在EGFR途徑調(diào)節(jié)MUC5 AC表達(dá)起重要作用，但不是惟一通路［17］。研究表明Notch信號(hào)通路刺激MUC5 AC表達(dá)與EGFR信號(hào)通路相關(guān)，Notch在各器官系統(tǒng)的細(xì)胞命運(yùn)中起著決定性作用。至今，在哺乳類的動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)有4種Notch受體（Notch 1～4），5種配體（Jagged 1、2和Slike 1、3、4）。Notch信號(hào)通路刺激MUC5AC表達(dá)通過活化EGFR通路，EGFR信號(hào)通路的活化反過來活化ERK通路，最終導(dǎo)致MUC5 AC表達(dá)。有研究顯示用Notch3小干擾RNA沉默Notch3基因表達(dá)或者用Notch抑制劑GSI都能抑制ERK磷酸化，從而抑制EGFR調(diào)節(jié)的MUC5AC表達(dá)［17］。此外，與IL-13調(diào)控MUC5AC表達(dá)相同，F(xiàn)OXA2在EGFR途徑調(diào)節(jié)MUC5 AC表達(dá)中呈負(fù)性調(diào)節(jié)，目前的研究表明FOXA2基因敲除鼠能導(dǎo)致氣道上皮杯狀細(xì)胞的化生和MUC5 AC蛋白過度表達(dá)，而抑制EGFR通路，F(xiàn)OXA2轉(zhuǎn)錄表達(dá)顯著提高［7］。由此可見EGFR在調(diào)節(jié)氣道黏液高分泌各途徑中起著交互作用。

5 NF-κB與哮喘氣道黏液高分泌

NF-κB在調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、病毒復(fù)制、瘤發(fā)生和許多自身免疫性疾病中起重要作用。NF-κB可調(diào)控許多基因表達(dá)，而這些基因編碼的分子在炎性反應(yīng)過程中起重要作用。近年來研究表明在慢性氣道炎性反應(yīng)中，氧化應(yīng)激和NF-κB能增加MUC5 AC蛋白表達(dá)。NF-κB可與TGF-β-SMAD信號(hào)途徑共同促進(jìn)MUC2黏蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。Song等［14］證實(shí)通過柚皮素能抑制NF-κB的活化，抑制氧化應(yīng)激，和相關(guān)的PI3 K／Akt和ERK MAPKinase信號(hào)通路以減少黏蛋白表達(dá)，并認(rèn)為PI3K信號(hào)通路和ERK信號(hào)通路參與慢性氣道炎性反應(yīng)黏液高分泌與NF-κB的活化密切相關(guān)，但其具體調(diào)節(jié)機(jī)制不明。目前一些研究表明，RV-14上調(diào)MUC5 AC是通過Src／MEK／NF-κB，暗含NF-κB活化能直接增加MUC5 AC釋放，而Hewson等［18］證實(shí)，如前所述EGFR-MEK／ERK信號(hào)通路是通過SP-1結(jié)合到MUC5 AC啟動(dòng)子而啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄翻譯，RV刺激MUC5 AC蛋白表達(dá)是NF-κB依賴的，但其不是直接結(jié)合到MUC5 AC啟動(dòng)子而起作用，NF-κB是通過增加基質(zhì)金屬蛋白酶的轉(zhuǎn)錄而起作用，并且NF-κB活化促進(jìn)MUC5 AC蛋白表達(dá)是基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-依賴的EGFR配體TGF-α的釋放，MMPS能裂開TGF-α前體，活化的TGF-α被釋放于細(xì)胞膜表面與EGFR結(jié)合并活化EGFR。因此與上述表皮因子受體途徑是交互起作用。

6 展 望

目前，哮喘的治療目標(biāo)是控制癥狀，糖皮質(zhì)激素被視為治療哮喘的一線藥物，然而，近期研究顯示盡管給予最佳的激素劑量，仍然有5%～10%的哮喘患者得不到很好的控制。而氣道重塑氣道黏液高分泌在哮喘發(fā)病中的作用日益受到重視，被認(rèn)為是引起不可逆性呼吸道阻塞和難治性哮喘的病理基礎(chǔ)和重要原因之一。因此，其發(fā)病機(jī)制及參與這個(gè)病理生理過程的相關(guān)炎性細(xì)胞及細(xì)胞因子，炎性介質(zhì)逐漸成為研究熱點(diǎn)，借以尋找到哮喘治療的潛在藥物靶點(diǎn)。綜上所述，許多細(xì)胞因子及其相關(guān)的信號(hào)通路參與黏蛋白基因的轉(zhuǎn)錄及釋放，本文從幾條重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑闡述了哮喘氣道黏液高分泌分子機(jī)制研究進(jìn)展，旨在探討是否可以通過抑制這些炎性介質(zhì)或者其信號(hào)通路的活化成為氣道黏液高分泌臨床癥狀治療的合理選擇，但目前更多是在體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中找到或者發(fā)現(xiàn)某種炎性介質(zhì)及其相關(guān)信號(hào)通路與氣道重塑氣道黏液高分泌有相關(guān)性，但其具體作用機(jī)制及各機(jī)制間的交互作用和評(píng)估如何將這些信號(hào)通路作為治療慢性氣道炎癥氣道黏液高分泌的藥物靶點(diǎn)還有待進(jìn)一步大量的實(shí)驗(yàn)研究。

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