韓 敏 宋艷紅

1 內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古呼和浩特市 010110； 2 內(nèi)蒙古一機(jī)醫(yī)院

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一種常見(jiàn)病、多發(fā)病，我國(guó)COPD人數(shù)約1億，40歲以上人群COPD的發(fā)病率是13.6%[1]，肺部炎癥反應(yīng)、蛋白酶/抗蛋白酶失衡是COPD的主要發(fā)病機(jī)制[2]。COPD慢性炎癥反應(yīng)中，組織蛋白酶破壞肺泡基質(zhì)成分并釋放炎癥介質(zhì)，抗組織蛋白酶發(fā)揮抑制作用，不僅具有細(xì)胞生長(zhǎng)因子樣作用，而且還能參與氣道修復(fù)。以往人們發(fā)現(xiàn)，CysC可在人體內(nèi)有核細(xì)胞持續(xù)分泌，廣泛存在于體液中，其分泌及排泄恒定，不受眾多因素影響。由于CysC可自由經(jīng)過(guò)腎小球?yàn)V過(guò)膜，完全被腎近曲小管重吸收及分解代謝，而腎小管本身不能分泌CysC，因此它是反映腎小球?yàn)V過(guò)率的理想指標(biāo)。然而，近年來(lái)人們開(kāi)始關(guān)注CysC作為主要的組織蛋白酶抑制劑在疾病中的應(yīng)用。有研究表明，CysC在調(diào)控COPD炎癥反應(yīng)、氣道修復(fù)等方面發(fā)揮了重要作用。因此，本文就CysC的生化特性、生物學(xué)功能、臨床檢測(cè)及其與COPD病情進(jìn)展及預(yù)后的關(guān)系作一綜述，以期為CysC的臨床應(yīng)用提供新思路。

1 CysC的生化特性、生物學(xué)功能及臨床檢測(cè)

1.1 CysC生化特性 CysC是半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族(CPIs)的主要成員，是一種可溶性非糖基化的分泌型蛋白質(zhì)，相對(duì)分子量是13.3kD，等電點(diǎn)為9.3，包含122個(gè)氨基酸殘基和2個(gè)二硫鍵，每個(gè)單體是由5個(gè)β折疊環(huán)繞1個(gè)α螺旋組成，屬于帶正電荷的堿性低分子蛋白質(zhì)。人類CysC編碼基因位于第20號(hào)染色體短臂上，有管家基因，可在所有組織持續(xù)恒定地表達(dá)而分布于體液中[3]。CysC與組織蛋白酶以非共價(jià)鍵的方式可逆的結(jié)合，主要是通過(guò)N 端的兩個(gè)β發(fā)夾環(huán)與底物相結(jié)合發(fā)揮作用。據(jù)報(bào)道，研究者已經(jīng)成功地創(chuàng)造了全長(zhǎng)重組人類CysC的方法。目前，學(xué)者們比較認(rèn)可的提純方法是在大腸桿菌內(nèi)，由內(nèi)含肽介導(dǎo)的純化系統(tǒng)和一柱純化方案[4]。通過(guò)上述方法獲得的重組人類CysC單體和低聚體都具有酶抑制活性。

1.2 CysC生物學(xué)功能 生理?xiàng)l件下，組織蛋白酶可降解組織細(xì)胞中的蛋白質(zhì)，使得細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)降解。CysC作為主要的半胱氨酸蛋白酶抑制劑可以針對(duì)細(xì)胞外的蛋白酶(如某些前激素蛋白、組織蛋白酶B、瓜蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶、溶酶體釋放的組織蛋白酶H和L等)進(jìn)行水解，從而在膠原代謝中發(fā)揮作用。研究還表明，腦脊液中CysC的主要作用是支持神經(jīng)干細(xì)胞的生長(zhǎng)分化，促進(jìn)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的生長(zhǎng)。此外，CysC還可抑制哺乳動(dòng)物的豆莢蛋白，有著抗原呈遞的作用[4]。值得注意的是，CysC由所有有核細(xì)胞恒定分泌至體液中，再經(jīng)腎臟代謝排出體外，因此，CysC只對(duì)細(xì)胞外的半胱氨酸蛋白酶起作用，而對(duì)細(xì)胞內(nèi)的組織蛋白酶則沒(méi)有抑制作用。

1.3 CysC的臨床檢測(cè) CysC的檢驗(yàn)理論是基于抗原抗體反應(yīng)，檢測(cè)方法多樣，包括單項(xiàng)免疫擴(kuò)散(SRID)、酶聯(lián)免疫測(cè)定法(ELISA)、熒光免疫法(FIA)、時(shí)間分辨熒光法(TRFIA)、放射免疫法(RIA)、乳膠顆粒法、乳膠增強(qiáng)透射免疫比濁法(PETIA)、乳膠增強(qiáng)散射免疫比濁法(PENIA)等。目前，臨床上大都采用乳膠免疫法檢測(cè)CysC，即PETIA和PENIA。其檢驗(yàn)原理是在膠體溶液中，血清CysC抗原與抗體特異性結(jié)合，生成不溶性抗原—抗體復(fù)合物粒子，使反應(yīng)溶液濁度增加，分別在特定波長(zhǎng)下檢測(cè)吸光度改變，與標(biāo)準(zhǔn)品比較計(jì)算血清CysC濃度，和使用散射比濁儀進(jìn)行散射比濁分析。這兩種方法的檢測(cè)靈敏度雖較其他方法低(150μg/L)，但是低于正常參考值下限。Uhimannd等通過(guò)研究指出，正常人血清CysC上限為1.0mg/L，國(guó)內(nèi)研究者采用PETIA法檢測(cè)血清胱抑素C，17～60歲男性0.62～0.91mg/L，17～60歲女性 0.52～0.83mg/L[5]。目前國(guó)內(nèi)許多實(shí)驗(yàn)室使用的CysC試劑都不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室指控，因此國(guó)家需要制定統(tǒng)一的規(guī)范和流程，使得CysC的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化，以便更好地推廣應(yīng)用于臨床。此外，還有研究指出CysC水平受糖皮質(zhì)激素和甲狀腺激素的影響，且隨著年齡增加而增加。

2 CysC和COPD相關(guān)關(guān)系

2.1 CysC與肺氣腫 病原微生物和刺激物通過(guò)損傷支氣管上皮、肺泡及肺間質(zhì)細(xì)胞，使得支氣管、肺組織重塑，進(jìn)而形成慢性支氣管炎和肺氣腫。COPD的主要病理表現(xiàn)是炎癥反應(yīng)和肺氣腫[6]。肺泡巨噬細(xì)胞等炎癥細(xì)胞在缺氧狀態(tài)下釋放的CysC活性降低，使得蛋白酶—抗蛋白酶系統(tǒng)失衡引起肺氣腫，進(jìn)而導(dǎo)致肺損傷。Rokadia等人[7]指出，吸煙的肺氣腫患者血清CysC水平較健康人群明顯升高，表明CysC參與了早期肺氣腫的發(fā)生。此外，CysC活性降低而非濃度變化影響了中性粒細(xì)胞的趨化功能，進(jìn)而影響炎癥反應(yīng)過(guò)程，使得神經(jīng)肽(如神經(jīng)肽Y)、促腎上腺素皮質(zhì)激素等參與了COPD的進(jìn)展。然而，有研究者持不同意見(jiàn)，他們認(rèn)為當(dāng)單核巨噬細(xì)胞受到脂多糖或干擾素刺激時(shí)，其分泌CysC的水平就會(huì)下降，進(jìn)而引起組織損傷。1991年，Warfel等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，吸煙人群肺泡巨噬細(xì)胞分泌CysC的水平較不吸煙人群升高，這表明，吸煙人群肺泡巨噬細(xì)胞分泌更多的CysC，進(jìn)而參與吸煙相關(guān)的炎癥反應(yīng)。隨著檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步和越來(lái)越多病理基礎(chǔ)研究等的支持，當(dāng)不同體液中CysC水平及活性被檢測(cè)時(shí)，我們就會(huì)知道不同臨床時(shí)期COPD患者體內(nèi)CysC水平及活性的變化，那么針對(duì)此機(jī)制研發(fā)的新藥物也就能被用于臨床延緩COPD進(jìn)程。

2.2 CysC與COPD基因型 不同基因型的COPD患者表達(dá)CysC、組織蛋白酶的水平不同。Takeo等人[8]通過(guò)定量PCR和ELISAs/明膠酶譜的方法在體外分別測(cè)定了COPD患者肺泡巨噬細(xì)胞組織蛋白酶L、CysC的mRNA和蛋白水平，結(jié)果表明rs3118869的C等位基因較A等位基因更有助于組織蛋白酶L蛋白的高表達(dá)，而rs6036478的A(小)等位基因與低水平的CysC mRNA基線表達(dá)有關(guān)。因此，針對(duì)不同基因型COPD患者體內(nèi)CysC分泌水平的研究更有意義。

2.3 CysC與COPD病情進(jìn)展 CysC不僅在COPD患者中發(fā)揮著重要的自我保護(hù)作用，同時(shí)也與肺功能損害有關(guān)。國(guó)內(nèi)外研究顯示[8-9]，血清CysC、肺泡組織蛋白酶L的水平與肺功能的第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值的百分比(FEV1% pred)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)而影響COPD患者的氣流受限。Nakajima等[10]通過(guò)研究指出，COPD患者血清蛋白酶S、蛋白酶S/CysC與嚴(yán)重氣流受限(FEV1%<50%)和嚴(yán)重肺氣腫呈負(fù)相關(guān)，表明血清CysC、組織蛋白酶均參與COPD患者肺功能的損害。一項(xiàng)關(guān)于中國(guó)老年COPD男性患者的研究[11]結(jié)果顯示血清CysC水平升高引起FEV1下降，表明血清CysC水平下降引起肺功能受損。因此，CysC與COPD患者進(jìn)行性的肺功能損害相關(guān)。

此外，血清CysC與慢性阻塞性肺疾病急性加重(Acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, AECOPD)患者的病情相關(guān)。AECOPD患者較易發(fā)生急性腎功能不全，而CysC在體內(nèi)因不受肌肉組織等的影響，較肌酐而言，是反映腎小球?yàn)V過(guò)率的理想指標(biāo)。因此，CysC可用于反映AECOPD患者早期腎功能損害。孫洪巖等[12]通過(guò)研究指出，AECOPD患者急性加重期及穩(wěn)定期的血清CysC與超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)均升高，且CysC與hsCRP呈正相關(guān)。因此，CysC參與調(diào)節(jié)COPD急慢性炎癥反應(yīng)，可用于評(píng)估AECOPD患者病情嚴(yán)重程度及臨床療效。然而，關(guān)于CysC引起COPD患者肺損傷的分子機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

2.4 CysC與COPD預(yù)后 不同嚴(yán)重程度氣流受限的COPD患者可因各種病理因素的存在而加重或?qū)е滤劳?。入院患者血清CysC升高，其住院率和病死率也升高。一項(xiàng)前瞻性研究[13]指出，當(dāng)AECOPD入院時(shí)血清CysC界值為1.16mg/dl時(shí)，其后1年隨訪的死亡率結(jié)果有差異。這表明，CysC可作為評(píng)估COPD急性加重患者預(yù)后的風(fēng)險(xiǎn)因素。又有研究指出[14]，COPD急性加重患者住院死亡率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素是pH<7.2、CysC≥1.59mg/L及合并心衰者。綜上研究表明，CysC與COPD急性加重住院死亡率密切相關(guān)，它是COPD患者住院死亡的獨(dú)立風(fēng)險(xiǎn)因素。血清CysC與COPD急性加重死亡可能與肺動(dòng)脈高壓、心力衰竭等有關(guān)，需要更多研究來(lái)證實(shí)。

3 小結(jié)

CysC作為半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族的主要成員，其生物學(xué)功能廣泛，在COPD炎癥反應(yīng)調(diào)控、氣道修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。因此，通過(guò)檢測(cè)COPD患者支氣管肺泡灌洗液、血清中的CysC水平，一方面促使了解患者病情，另一方面幫助評(píng)估AECOPD患者的病情嚴(yán)重程度及預(yù)測(cè)預(yù)后。CysC聯(lián)合其他生物學(xué)指標(biāo)有望成為臨床工作者判斷COPD炎癥反應(yīng)、肺功能及早期腎損害的生物學(xué)標(biāo)志物。