石建邦 吳健衛(wèi)

(九江市第一人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，江西 九江 332000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是一種以持續(xù)氣流受限為特征的可以預防和治療的疾病，其氣流受限多呈進行性發(fā)展，與氣道和肺組織對煙草煙霧等有害氣體或有害顆粒的慢性炎性反應增強有關(guān)。糖皮質(zhì)激素作為主要的抗炎藥物，廣泛地應用于COPD患者治療中，但仍不能有效的控制炎癥反應，甚至對一部分COPD患者是無效的，所以需要更有效的抗炎藥物及聯(lián)合治療。在很多細胞類型中，肺部炎癥及其釋放的促炎癥細胞因子影響糖皮質(zhì)激素受體(GR)、組蛋白去乙?；?HDAC)2和表面活性蛋白(SP)-D的活性。巨噬細胞、中性粒細胞、呼吸道上皮細胞和淋巴細胞與誘導糖皮質(zhì)激素抵抗有著密切的聯(lián)系。本文對COPD患者及動物模型中糖皮質(zhì)激素抵抗的分子免疫學機制的研究進展進行綜述。

1 炎癥反應在COPD中的作用

香煙煙霧暴露的肺上皮細胞產(chǎn)生大量的過氧化氫和超氧化物自由基，并激活肺泡巨噬細胞，促進細胞凋亡；暴露于香煙煙霧的肺發(fā)展為肺氣腫，即使戒煙后，肺實質(zhì)破壞仍不可逆〔1～3〕。暴露在香煙煙霧中的小鼠和人類的支氣管肺泡灌洗液(BAL)中蛋白含量增加，呼吸道上皮細胞增生，肺泡毛細血管通透性增強〔4，5〕；呼吸道上皮細胞、肺泡巨噬細胞，平滑肌細胞和成纖維細胞被激活并釋放大量的細胞因子和炎癥趨化因子，而吸煙者較戒煙者有更多促炎性細胞因子〔6～8〕。COPD患者血清、痰液及支氣管肺泡灌液中的白細胞介素(IL)-27和IL-33水平升高，而它們的表達水平與疾病的加重有關(guān)〔7，9〕。研究表明，COPD患者肺組織中主要以中性粒細胞浸潤為主，其他包括單核細胞浸潤，CD4+和 CD8+淋巴細胞，從而導致肺部炎癥、肺組織的破壞及氣道重塑〔10〕；活化的中性粒細胞和肺泡巨噬細胞釋放多種促炎性細胞因子、趨化因子和其他調(diào)節(jié)因子，例如髓過氧化物酶(MPO)、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IL-1β、IL-6、IL-17、單核細胞趨化因子(MCP)-1，趨化因子(C-C基序)配體(CCL)2、趨化因子(CXC亞家族)配體(CXCL)2、CXCL5、CXCL8。大量產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白(MMP)-9能分解肺組織細胞外基質(zhì)成小肽，隨后被T細胞識別，引起T細胞的活化和浸潤〔11〕。巨噬細胞由經(jīng)典激活巨噬細胞(M1細胞)和替代性活化的巨噬細胞(M2細胞)組成，在COPD肺組織中有變異的巨噬細胞表型，而他們大多數(shù)是作為中間表型〔12〕。與當前吸煙的COPD患者相比，終止吸煙的COPD患者CD163+M2型巨噬細胞的百分比增加，但巨噬細胞總數(shù)降低，這表明終止吸煙能影響巨噬細胞的表型及相關(guān)功能〔13〕。COPD吸煙者中M2型巨噬細胞占主導地位，其特征為高表達MMP-2、MMP-7和腺苷A3受體(ADORA3)〔14〕。

CD4+和CD8+T細胞通過釋放干擾素(IFN)-γ、TNF-α、絲氨酸蛋白酶和顆粒酶B在COPD發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用。然而，COPD急性加重與循環(huán)中CD4+和CD8+T淋巴細胞的比例呈負相關(guān)，但與肺組織內(nèi)T淋巴細胞浸潤呈正相關(guān)。這種差異可能是由于外周循環(huán)中T細胞向炎癥部位遷徙和循環(huán)中T細胞的凋亡引起數(shù)量下降〔15〕。COPD患者支氣管刷檢標本中CD8+T細胞數(shù)量和TNF-α的表達增加〔16〕，在體外用IL-18和IL-12刺激肺源性 CD8+T細胞，可導致分泌大量IFN-γ和TNF-α〔17〕。敲除CD8基因的小鼠長期暴露于香煙煙霧并未導致肺氣腫，同時肺部炎癥和細胞因子的表達明顯降低，這表明CD8+T細胞在COPD發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用〔18〕。體外研究表明，CD8+T細胞、自然殺傷(NK)細胞和NK T細胞(NKT)通過抗CD137抗體能有效減少外周血單核細胞中的IFN-γ、TNF-α和顆粒蛋白酶B〔19〕。因此，T淋巴細胞在COPD的發(fā)病機制中有著重要的作用，通過分子干預抑制T淋巴細胞的活化和細胞因子的表達可能成為COPD治療的方法。

暴露于香煙煙霧后，氣道浸潤的巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞、NKT細胞和γδT細胞表達的IL-17A明顯增加〔20〕。作為IL-17A的主要來源，Th17細胞在肺部炎癥反應也發(fā)揮了重要作用。在COPD患者外周血及肺泡灌洗液中，Th17細胞數(shù)量明顯增多，同時Th17細胞的數(shù)量與IL-17水平與疾病的嚴重程度有關(guān)〔21，22〕。相反，在COPD患者中抑制性T淋巴細胞、細胞因子及調(diào)節(jié)因子明顯降低〔23〕。因此，COPD進展與促炎癥反應的增強有關(guān)，且能減弱抗炎反應。

2 炎癥反應在糖皮質(zhì)激素抵抗中的作用

吸入性糖皮質(zhì)激素(ICSs)已經(jīng)成為控制COPD患者癥狀一種主要的抗炎藥物。研究表明，中性粒細胞、肺泡巨噬細胞、淋巴細胞、肥大細胞參與誘導糖皮質(zhì)激素抵抗〔24，25〕。在吸煙或戒煙患者中，短期糖皮質(zhì)激素治療不能降低痰液中的中性粒細胞及支氣管中的CD8+T細胞；吸入高劑量ICSs能夠控制部分癥狀，但容易導致肺炎、糖尿病、聲音嘶啞及其他并發(fā)癥〔26，27〕。與糖皮質(zhì)激素敏感患者相比，糖皮質(zhì)激素抵抗患者體內(nèi)有更多的IL-8、MMP-9、磷脂酰肌醇3激酶δ、巨噬細胞移動抑制因子(MIF)和糖皮質(zhì)激素受體β；相反，在糖皮質(zhì)激素抵抗患者中，HDAC2和絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)磷酸酶1 的活性明顯減弱〔11，25〕。在糖皮質(zhì)激素抵抗COPD患者的肺泡巨噬細胞中，潑尼松不能抑制由脂多糖(LPS)誘導的IL-6、IL-8、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)、MCP-1和MMP-9的上調(diào)〔7〕。因此，炎癥反應不僅參與COPD的發(fā)病機制，還能誘導糖皮質(zhì)激素抵抗。中性粒細胞、淋巴細胞和巨噬細胞有助于激素抵抗的產(chǎn)生，因此，在克服激素抵抗的分子干預中，這些細胞是潛在的靶細胞。研究表明，與其他藥物聯(lián)合治療更能有效地提高激素敏感性。趨化因子(CXC亞家族)受體(CXCR)2 拮抗劑、磷酸二酯酶4抑制劑(RNO)、p38MAPK抑制劑和抗IL-1及IL-17抗體可通過作用于中性粒細胞提高激素敏感性〔11，28〕。其他藥物〔如合成的羅格列酮、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ激動劑(10-硝基油酸、茶堿、磷脂酰肌醇3激酶δ抑制劑)〕能有助于抑制暴露于香煙煙霧的巨噬細胞釋放多種促炎細胞因子〔29〕。

3 GR亞型在糖皮質(zhì)激素抵抗中的作用

炎性細胞因子通過調(diào)節(jié)參與糖皮質(zhì)激素信號通道的多種蛋白的表達及活性降低激素敏感性。GR的表達和活性對激素介導的抗炎功能至關(guān)重要。GR是一種細胞內(nèi)受體，與熱休克蛋白(HSP)90成對存在。當GR結(jié)合到糖皮質(zhì)激素后，HSP90被釋放從而促進GR成熟及與糖皮質(zhì)激素反應元件(GRE)的結(jié)合。GR包括GR-α和GR-β兩個亞型。GR-α主要聚集在細胞質(zhì)中，能夠通過上調(diào)核因子(NF)-κB抑制物(IκB)-β和直接結(jié)合NF-κB抑制促炎NF-κB的活性。NF-κB通過上調(diào)組蛋白乙?；?HAT)的活性及形成NF-κB/HAT復合物產(chǎn)生促炎反應。當GR-α被激活后，GR-α能夠通過募集HDAC2形成復合體，抑制NF-κB/HAT復合體的形成，其后導致在主要促炎因子的啟動子區(qū)的組蛋白去乙?；?0〕。相反，GR-β含量較少，可以直接與GRE結(jié)合〔31〕。因此GR-β 認為是GR-α拮抗劑，可以減弱GR-α的抗炎活性。在外周血單個核細胞和其他細胞類型中，TNF-α、IL-1β、IL-17和IL-23能上調(diào)GR-β的表達〔32〕。研究表明，在暴露于香煙煙霧提取物后肺泡上皮細胞和巨噬細胞GR-α的表達和活性明顯降低〔29〕。另外，在COPD患者的CD8+CD28+/-T細胞中GR活性降低或喪失，與此同時，從T細胞和NKT樣細胞釋放的INF-γ 和TNF-α明顯增加。因此，GR亞型影響著激素敏感性，在肺泡巨噬細胞和T淋巴細胞中，可通過上調(diào)GR-α和下調(diào) GR-β提高激素敏感性〔33〕。

4 GR的翻譯后修飾在糖皮質(zhì)激素抵抗中的作用

研究表明，例如磷酸化、乙?；托》核貥有揎?SUMO)1等不同的翻譯后修飾影響的GR活性〔30，34〕。多種刺激物(如促炎性細胞因子、氧化應激)均通過翻譯后修飾調(diào)節(jié)GR活性。HSP90對GR的穩(wěn)定性和成熟有著重要作用。在生理條件下，HSP90和輔助因子p23與GR成對存在，防止GR降解。然而，氧化應激可促進HSP90乙?；瑥亩鴾p弱HSP90的保護作用。HDAC6是一個重要的去乙酰化酶，在氧化應激條件下，HDAC6酶活性降低，HSP90乙?；黾印Ａ硗?，GR的活性亦受翻譯后磷酸化的影響。不同部位殘基的磷酸化導致GR活性有差異〔35〕。在ser211殘基的磷酸化可促進GR的核運輸和轉(zhuǎn)錄活性，而在ser226和ser203殘基的磷酸化能促進出核轉(zhuǎn)運和抑制核轉(zhuǎn)運〔36〕。IL-2和IL-4是 GR磷酸化的強誘導劑。在支氣管哮喘和克羅恩病的激素耐受患者的PBMC和上皮細胞中，GR的磷酸化增強與降低GR的結(jié)合功能和核轉(zhuǎn)運活性有關(guān)，p38MAPK和轉(zhuǎn)錄因子2被激活。

除了GR磷酸化對GR活性有重要作用外，異常的GR乙酰化影響GR活性和激素敏感性。在生理條件下，GR活性與每天的血清糖皮質(zhì)激素水平呈反比，一個均衡的GR活性對抵抗循環(huán)中晝夜波動糖皮質(zhì)激素的生物學作用是至關(guān)重要的。晝夜節(jié)律基因鐘與腦和肌肉芳香烴受體核轉(zhuǎn)運蛋白(BMAL)1形成蛋白復合體，并通過影響GR的乙?；刂艷R的晝夜活性〔37〕。香煙煙霧暴露的小鼠，BMAL1的表達及活性均降低，隨后降低GR活性。在BMAL1基因敲除小鼠吸入LPS后，激素敏感性明顯降低〔38〕。SIRT1是第三類組蛋白去乙酰化酶，是BMAL1和其他中間調(diào)節(jié)因子的激活劑。在氧化應激時，SIRT1的活性受到抑制，從而使BMAL1活性降低〔39〕。

5 HDAC類在糖皮質(zhì)激素抵抗中的作用

與SIRT1類似，HDACs是一類重要的去乙?；?，參與許多轉(zhuǎn)錄因子、受體及組蛋白的生物活性的調(diào)節(jié)，其表達水平及活性與促炎和抗炎效應有關(guān)。目前HDACs根據(jù)其結(jié)果與功能分成Ⅰ類(1，2，3，8)、Ⅱ類(4，5，6，7，9，10)和第四類(11)，不同類型的HDACs有不同的活性〔40〕。HDAC7是促炎因子，并提高Toll樣受體(TLR)-4依賴的IL-12p40和IL-6的表達〔41〕；而HDAC6和HDAC11通過抑制抗原遞呈細胞(APC)中IL-10基因的表達發(fā)揮促炎作用〔42〕。相反，HDAC2和HDAC3通過抑制促炎因子的表達發(fā)揮抗炎作用。在免疫應答中，NF-κB被激活并與環(huán)磷腺苷效應元件結(jié)合蛋白(CREB)結(jié)合蛋白(CBP)形成蛋白復合物，募集組蛋白乙酞基轉(zhuǎn)移酶促進組蛋白乙?；痛傺谆虻霓D(zhuǎn)錄，例如TNF-α、IL-8和IL-1β等。HDAC2和HDAC3通過在靶基因的啟動子區(qū)組蛋白的去乙?；档虷AT活性，并通過緊縮染色質(zhì)降低轉(zhuǎn)錄活性〔24，30，40，43，44〕。此外，HDAC2提高肺泡巨噬細胞的吞噬功能并促進病原體的清除；因此，HAT與HDAC2的平衡對有效地抑制炎癥反應是非常重要的〔45，46〕。

HDAC2在誘導激素抵抗中有著重要的作用。在COPD患者和吸煙者的肺泡巨噬細胞中，HDAC2明顯減少，且其活性與疾病的嚴重程度與加重有關(guān)〔24，30〕。暴露于香煙煙霧可減少巨噬細胞HDAC2的表達，但促進NF-κB依賴的促炎因子的表達，例如IL-8和TNF-α〔47〕。在COPD患者和吸煙者外周血單個核細胞(PBMCs)中，HDAC2表達明顯降低〔48〕。氧化應激是HDAC2減少的一個主要因素。在巨噬細胞中，一氧化氮和過氧化物通過轉(zhuǎn)錄后修飾降低HDAC2的活性。暴露于香煙煙霧可通過在巨噬細胞樣細胞的單胱氨酸(Cys)262和Cys274殘基s-硝基酪氨酸修飾大大降低HDAC2的活性〔24〕。HDAC2水平的下降是誘導COPD患者的激素抵抗一個主要因素。低乙?；疓R可以有效地抑制含NF-κB和銜接蛋白復合物(AP)-1的蛋白質(zhì)復合物的形成。氧化應激可通過轉(zhuǎn)錄后修飾降低HDAC2 和GR的活性，但氧化應激是否通過其他去乙?；刚{(diào)節(jié)GR活性仍是未知的。最近，調(diào)節(jié)HDAC2活性已經(jīng)被認為是治療炎癥性疾病的一個主要策略，同時可改善激素敏感性。茶堿是HDAC的一種有效的活化劑，同時能夠提高COPD患者的激素敏感性。在COPD患者急性加重時，低劑量茶堿能夠顯著抑制NF-κB活性，同時降低痰液中TNF-α、IL-6和IL-8的水平。肺泡巨噬細胞是HDAC2激活劑的主要靶細胞。萊菔硫烷是轉(zhuǎn)錄因子核因子相關(guān)激活因子(Nrf)2的一個小分子激活劑，能通過提高HDAC2活性恢復激素敏感性。予以萊菔硫烷治療后，激素抵抗的COPD患者肺泡巨噬細胞對激素治療的敏感性明顯增加〔24〕。這認為與促進Nrf2與抗氧化基因的抗氧化反應元件的結(jié)合及提高抗氧化蛋白(如血紅素氧合酶-1)的合成有關(guān)〔49〕?？寡趸鞍啄芡ㄟ^誘導 HDAC2的亞硝基化提高其活性，各種抗氧化劑，如中草藥、水果、飲食中的多酚類已經(jīng)被用于治療自身免疫性疾病及炎癥性疾病。它們同時可通過恢復HDCA2活性提高激素敏感性。

6 SP-D在COPD中的作用

在生理和病理條件下，SP-D在調(diào)節(jié)先天性和獲得性免疫性反應中發(fā)揮著重要作用。SP-D通過與病原體及細胞碎片的相互作用，促進與肺泡巨噬細胞的結(jié)合，提高巨噬細胞的吞噬作用和促進炎癥減退〔50〕。另外，SP-D在感染性肺組織中能抑制獲得性免疫反應，從而避免過度的炎癥反應導致肺組織的損害〔51〕。SP-D可通過與抗原遞呈細胞上的樹突狀細胞的凝集素受體(DC-SIGN)和跨膜受體信號抑制調(diào)節(jié)蛋白(SIRP)-α發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能。

COPD患者和吸煙者血清中SP-D水平明顯升高；相反，在肺組織中SP-D水平下降，但在吸入糖皮質(zhì)激素治療后這是可逆的；血清SP-D水平與癥狀嚴重程度相關(guān)，因此血清SP-D水平目前被認為是COPD發(fā)病風險的一種生物標志物〔52〕。糖皮質(zhì)激素、TNF-α、IL-4、 IL-6和IL-13等多因素影響SP-D水平，糖皮質(zhì)激素可上調(diào)SP-D水平。在氧化應激下促進肺上皮細胞和內(nèi)皮細胞的凋亡，使肺泡毛細血管屏障通透性增加，從而導致肺SP-D漏入血液循環(huán)中，引起血液中SP-D含量的增加〔4〕。在LPS誘導的大鼠肺損傷中，氧化應激狀態(tài)下的Ⅱ型肺泡上皮細胞可能下調(diào)SP-D的表達，但不能僅僅由改變基因的表達、轉(zhuǎn)運及其他可能參與其過程的機制來解釋SP-D表達的下調(diào)。COPD患者中，氧化應激可能影響SP-D的生物學功能。多聚體結(jié)構(gòu)能夠促使SP-D有效的與其受體結(jié)合，然而氧化應激能夠?qū)⒍嗑垠w裝飾成單體結(jié)構(gòu)，而后者既沒有功能又有促炎及炎癥趨化作用〔53〕。因此，氧化應激可能通過改變SP-D的表達及生物學功能促進肺部炎癥反應。鑒于SP-D在調(diào)節(jié)肺部炎癥反應中的作用，在COPD和肺部其他炎癥相關(guān)性疾病中，肺部SP-D的減少能夠誘導激素抵抗。所以，在吸煙者和COPD患者中，調(diào)節(jié)SP-D的表達及活性可能成為一個控制肺部炎癥反應和提高激素敏感性潛在方法。