唐銀平，何 燕

(1.成都中醫(yī)藥大學(xué)，成都 610075； 2.成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院呼吸科，成都 610072)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一個(gè)沉重的醫(yī)療負(fù)擔(dān)，早期診斷和干預(yù)不及時(shí)幾乎是所有國(guó)家和地區(qū)的普遍特征[1]。COPD是目前世界上第四大死亡原因，預(yù)計(jì)到2030年將上升至第三位[2]。全世界約有6 500萬(wàn)人受COPD影響，90%的死亡病例在中、低收入國(guó)家[3]?，F(xiàn)有治療方法只能提供有限的短期效果，不能阻止其發(fā)展。目前各種潛在治療靶點(diǎn)正在積極研究中，包括與COPD相關(guān)的促炎介質(zhì)和信號(hào)通路，或其他針對(duì)COPD的特定方面或并發(fā)癥，如黏液分泌亢進(jìn)、肺動(dòng)脈高壓等。雖然很多新興治療方法未有顯著療效，但還是有一些方法可改善肺功能、降低肺動(dòng)脈高壓、提升糖皮質(zhì)激素敏感性、減少急性發(fā)作的頻率等[4]，如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proli-ferator-activated receptors，PPARs)的亞型PPARγ激動(dòng)劑噻唑烷二酮類藥物對(duì)人氣道平滑肌細(xì)胞的抗炎作用已被證明較糖皮質(zhì)激素更有效[5]，噻唑烷二酮類藥物不僅可以降低哮喘患者的惡化風(fēng)險(xiǎn)，減少糖皮質(zhì)激素的使用量[6]，亦可減少COPD患者急性發(fā)作的次數(shù)。對(duì)糖尿病合并COPD的患者進(jìn)行的一項(xiàng)回顧性研究表明，與接受其他類型的降糖藥者相比，接受PPARγ激動(dòng)劑治療的7 887例退伍軍人(97.1%接收羅格列酮)COPD急性加重的風(fēng)險(xiǎn)顯著降低[7]。PPARγ激動(dòng)劑還可逆轉(zhuǎn)香煙煙霧引起的小鼠肺氣腫[8]。PPARs在呼吸系統(tǒng)疾病的治療中顯示出廣闊的發(fā)展前景，現(xiàn)就PPARs與COPD的研究進(jìn)展予以綜述。

1 PPARs的概述

與糖皮質(zhì)激素受體類似，PPARs是核激素受體家族的一個(gè)亞家族，作為配體激活的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)各種生物學(xué)過(guò)程。PPARs受體與激動(dòng)劑結(jié)合后須與9-cis視黃酸X受體結(jié)合形成雜二聚體，再通過(guò)與特異的過(guò)氧化物增生反應(yīng)元件結(jié)合，從而改變靶基因的轉(zhuǎn)錄，并產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)[9]。PPARs具有三種結(jié)構(gòu)相似的亞型：PPARα、PPARβ/δ和PPARγ，三種亞型在組織分布、藥理學(xué)特點(diǎn)、內(nèi)源性配體類型及生物學(xué)效應(yīng)方面差別很大。所有PPARs亞型主要作為轉(zhuǎn)錄因子，控制和調(diào)控大量基因的表達(dá)，參與調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)的代謝及動(dòng)態(tài)平衡、脂肪生成、胰島素敏感性、免疫反應(yīng)、細(xì)胞生長(zhǎng)和分化等[10]。目前，已發(fā)現(xiàn)或合成了一系列PPARs激動(dòng)劑(也稱為PPARs配體)，根據(jù)其來(lái)源分為天然配體和合成配體。天然配體的活性通常不高，如亞油酸、亞麻酸、二十碳五烯酸、前列腺素、白三烯等。已上市的PPARs配體中，PPARα的合成配體主要有貝特類藥物，PPARγ主要有噻唑烷二酮類藥物(曲格列酮、羅格列酮、吡格列酮等)，PPARβ/δ沒(méi)有配體可供臨床使用，但幾個(gè)高親和力的PPARβ/δ激動(dòng)劑已在臨床試驗(yàn)中應(yīng)用。此外尚有一些PPARα與PPARβ/δ、PPARα與PPARγ的雙重激動(dòng)劑或處于臨床試驗(yàn)中或已上市[9,11]。

2 PPARs在COPD中的作用

2.1PPARs激動(dòng)劑與氣道炎癥

2.1.1PPARα COPD表現(xiàn)為以中性粒細(xì)胞、肺巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)為主的炎癥反應(yīng)，這些細(xì)胞釋放炎癥介質(zhì)，是COPD發(fā)生發(fā)展的重要原因。COPD急性加重期的特點(diǎn)是氣道炎癥、氣道平滑肌收縮以及黏液分泌顯著增加，目前主要通過(guò)抑制這些潛在的病理變化預(yù)防COPD加重，通常依賴于長(zhǎng)效支氣管擴(kuò)張劑和吸入糖皮質(zhì)激素，然而這些干預(yù)措施并不總是有效的。一項(xiàng)臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，盡管使用了吸入性支氣管擴(kuò)張劑和糖皮質(zhì)激素治療，145例COPD患者中仍有87例在治療期間出現(xiàn)惡化[7]。因此，研究重點(diǎn)是尋找減少氣道炎癥和預(yù)防COPD急性加重的新途徑。白三烯B4(leukotriene B4，LTB4)是一種強(qiáng)大的炎癥介質(zhì)，其在炎癥反應(yīng)期間將粒細(xì)胞募集到損傷部位，能夠與兩種細(xì)胞表面受體以及PPARα核受體相互作用。吸煙后氣道細(xì)胞表面受體-2和細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)增加，使中性粒細(xì)胞對(duì)支氣管上皮細(xì)胞的黏附性增強(qiáng)，PPARα的表達(dá)降低[12]。而PPARα基因缺陷小鼠暴露于LTB4中時(shí)會(huì)出現(xiàn)更加嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)[12]。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，LTB4與細(xì)胞表面受體相互作用誘導(dǎo)炎癥活動(dòng)，PPARα與LTB4相互作用誘導(dǎo)LTB4的分解代謝，進(jìn)而限制LTB4相關(guān)炎癥[11]。存在胸腔積液時(shí)，間皮細(xì)胞與中性粒細(xì)胞間的黏附及間皮細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)顯著增加，當(dāng)PPARα被拮抗劑MK886阻斷時(shí)進(jìn)一步增加了細(xì)胞黏附以及細(xì)胞間黏附分子-1的表達(dá)[13]。

2.1.2PPARβ/δ 使用高親和力的PPARβ/δ配體(如GW501516和GW0742)進(jìn)行動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，PPARβ/δ可調(diào)節(jié)多種炎癥介質(zhì)[9]。原癌基因Bcl-6具有轉(zhuǎn)錄抑制作用，是炎癥的負(fù)調(diào)控因子，通過(guò)影響趨化因子的表達(dá)在炎癥中發(fā)揮作用。在單核/巨噬細(xì)胞中，PPARβ/δ的抗炎作用部分依賴于配體結(jié)合誘導(dǎo)的Bcl-6的解離，這種解偶聯(lián)通過(guò)釋放Bcl-6抑制促炎分子的表達(dá)[14]。PPARβ/δ及其配體還可通過(guò)干擾核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)信號(hào)以及通過(guò)與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活子3和胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5相互作用而參與抗炎活動(dòng)[5]。體外研究表明，PPARβ/δ激動(dòng)劑能抑制脂多糖誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞肺浸潤(rùn)，并阻礙白細(xì)胞介素-6、白細(xì)胞介素-1β和腫瘤壞死因子的產(chǎn)生，從而減輕炎癥程度[15]。

2.1.3PPARγ NF-κB通常被其抑制劑抑制而處于無(wú)活性狀態(tài)，多種途徑可激活NF-κB抑制物(inhibitor nuclear factor-kappa B,IκB)激酶，使IκB磷酸化，進(jìn)而導(dǎo)致NF-κB活化。PPARγ激動(dòng)劑可逆轉(zhuǎn)香煙煙霧提取物(cigarette smoke extract，CSE)誘導(dǎo)的IκB激酶磷酸化，從而阻斷IκB的降解和隨后NF-κB的核定位，PPARγ的激活限制了CSE通過(guò)上調(diào)NF-κB誘發(fā)炎癥的能力[16-17]。組蛋白去乙?；?histone deacetylase，HDAC)通過(guò)逆轉(zhuǎn)核心組蛋白的高度乙?；谝种苹虮磉_(dá)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，HDAC表達(dá)和活性的降低可進(jìn)一步增強(qiáng)炎癥基因的表達(dá)，COPD的炎癥反應(yīng)與HDAC2的活性密切相關(guān)[16]。CSE下調(diào)上皮細(xì)胞PPARγ的表達(dá)和活性的同時(shí)也降低了HDAC2的表達(dá)和活性，這有助于增加染色質(zhì)組蛋白的乙?；?，并形成松散、未纏繞的染色質(zhì)構(gòu)象，此構(gòu)象變化促進(jìn)了NF-κB及其p300輔激活子與基因啟動(dòng)子的結(jié)合，p300的乙?；筊NA聚合酶Ⅱ進(jìn)一步與p300結(jié)合，增加這些基因的轉(zhuǎn)錄。這些變化被PPARγ激活所逆轉(zhuǎn)，隨著組蛋白乙酰基的去除和染色質(zhì)的回繞，HDAC2的表達(dá)和活性上調(diào)。NF-κB與PPARγ、糖皮質(zhì)激素受體α及HDAC2結(jié)合，不再與靶蛋白啟動(dòng)子區(qū)結(jié)合。此外，激活的PPARγ本身也吸引NF-κB所需的協(xié)同激活因子，限制了剩余的啟動(dòng)子[17-18]。

自噬在肺上皮損傷中發(fā)揮重要作用，當(dāng)自噬低于基礎(chǔ)水平時(shí)，自噬有益[19]。雷帕霉素靶蛋白作為自噬誘導(dǎo)的重要調(diào)節(jié)因子，活化的雷帕霉素靶蛋白能抑制自噬，unc-51樣激酶1(unc-51 like kinase 1，ULK1)復(fù)合物能被雷帕霉素靶蛋白C1抑制，也能被腺苷酸激活蛋白激酶激活，分別導(dǎo)致自噬的抑制和激活[20]。有研究顯示，CSE可使人支氣管上皮樣細(xì)胞AMP活化的蛋白激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失活，導(dǎo)致自噬不足，PPARγ激動(dòng)劑增強(qiáng)了AMP活化的蛋白激酶的磷酸化，使自噬增加，從而減輕CSE誘導(dǎo)的炎癥[21]。

綜上，PPARs三種不同亞型的配體在抑制肺部炎癥反應(yīng)中均發(fā)揮重要作用，PPARs激動(dòng)劑可能成為控制COPD患者病情進(jìn)展的有效藥物。

2.2PPARs激動(dòng)劑改善骨骼肌功能障礙(skeletal muscle dysfunction，SMD) COPD是一種全身性疾病，其肺外表現(xiàn)與患者的并發(fā)癥和死亡率密切相關(guān)[22]。SMD是COPD患者常見(jiàn)的肺外表現(xiàn)，約30%的COPD患者出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)肌萎縮和無(wú)力，肌耐力下降則更為普遍，這兩種特征甚至可見(jiàn)于輕度COPD患者，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量[22]。SMD還是獨(dú)立于肺功能之外的預(yù)測(cè)COPD患者死亡率的重要指標(biāo)[23]。

PPARα在骨骼肌中的主要作用是調(diào)節(jié)脂肪酸β-氧化酶的基因轉(zhuǎn)錄，從而增加肌肉組織對(duì)脂肪酸的同化作用，減少葡萄糖的同化，使乳酸產(chǎn)生減少、肌肉疲勞減輕[24]。其次，活性氧類(reactive oxygen species，ROS)可通過(guò)氧化蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和DNA而導(dǎo)致肌肉功能障礙[25]。ROS具有重要的生理功能，低水平的ROS誘導(dǎo)增殖、分化等生物過(guò)程，若ROS水平過(guò)高則誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。骨骼肌產(chǎn)生肌力需要較低生理水平的ROS，而高水平的ROS會(huì)導(dǎo)致肌肉收縮功能障礙，導(dǎo)致肌無(wú)力和疲勞[26]。氧化應(yīng)激成為COPD患者肌肉功能障礙的主要原因，尤其是重度患者，無(wú)論是靜息狀態(tài)還是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，COPD患者血液和四肢肌肉中的脂質(zhì)過(guò)氧化、氧化型谷胱甘肽、蛋白質(zhì)氧化以及硝化的水平均較高[23]。PPARα可通過(guò)調(diào)節(jié)解偶聯(lián)蛋白3改變ROS的產(chǎn)生和脂肪酸的氧化[27]。最后，PPARα通過(guò)抑制NF-κB驅(qū)動(dòng)的炎癥細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄間接減少炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激[24]。

COPD患者外周骨骼肌中PPARs的表達(dá)水平降低，尤其是PPARα在低體重COPD患者中顯著降低[28-29]。這些調(diào)節(jié)因子的異常表達(dá)可能是COPD患者骨骼肌功能紊亂的原因之一。線粒體是骨骼肌衰老過(guò)程的中樞調(diào)節(jié)因子，線粒體含量及其功能的下降在骨骼肌衰老中起重要作用，線粒體功能障礙的后果之一是骨骼肌細(xì)胞凋亡的激活[30]。研究表明COPD患者中存在線粒體功能障礙[31]。低體質(zhì)指數(shù)的COPD患者線粒體呼吸功能受損，PPARα信使RNA的表達(dá)水平與線粒體呼吸功能及體積密度呈正相關(guān)[29]。而來(lái)自動(dòng)物的研究顯示，PPARα激動(dòng)劑非諾貝特可預(yù)防肺癌小鼠骨骼肌的損失[32]。

HDAC是一類從氨基酸中去除乙?；拿?，通過(guò)調(diào)節(jié)組蛋白和非組蛋白乙?；腿旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，改變炎癥基因的表達(dá)。COPD患者不僅肺部HDAC2和HDAC5的表達(dá)水平下降，其骨骼肌中HDAC2的表達(dá)水平也減少，HDAC2的減少可能通過(guò)乙?；图せ頝F-κB參與COPD患者骨骼肌的功能障礙[33]。PPARγ的激活可上調(diào)HDAC2的表達(dá)和活性，而HDAC2表達(dá)的恢復(fù)可能是治療COPD患者骨骼肌無(wú)力的有效靶點(diǎn)[17]。

骨骼肌也表達(dá)高水平的PPARβ/δ，并與SMD相關(guān)，PPARβ/δ是骨骼肌氧化代謝的一個(gè)強(qiáng)有力的正調(diào)節(jié)因子，其在調(diào)節(jié)骨骼肌氧化能力方面的作用較PPARα更為強(qiáng)大，PPARβ/δ和PPARα信使RNA的水平與檸檬酸合成酶的活性呈正相關(guān)[28]。PPARβ/δ參與調(diào)節(jié)與脂肪酸以及其他氧化酶的攝取、處理與氧化有關(guān)的蛋白質(zhì)，PPARβ/δ和PPARα對(duì)骨骼肌氧化代謝的調(diào)節(jié)作用是一致的[28,34]。

目前臨床上針對(duì)SMD的治療以肺康復(fù)治療為主，并無(wú)針對(duì)SMD的藥物。以上研究表明，PPARs通過(guò)減輕外周肌肉炎癥及氧化應(yīng)激等減輕SMD，可潛在地改善SMD患者的生活質(zhì)量、降低病死率。

2.3PPARs激動(dòng)劑對(duì)吸入性藥物的增效作用 對(duì)于COPD患者來(lái)說(shuō)，使用糖皮質(zhì)激素的獲益受多方面限制。研究發(fā)現(xiàn)，CSE降低了糖皮質(zhì)激素受體α和HDAC2核心抑制基因的核定位和活性，從而降低糖皮質(zhì)激素的敏感性，但這些效應(yīng)能被PPARγ激動(dòng)劑逆轉(zhuǎn)[17]。對(duì)沙丁胺醇進(jìn)行體內(nèi)同源脫敏時(shí)發(fā)現(xiàn)，羅格列酮的治療減輕了膽堿對(duì)氣道的高反應(yīng)性，保持了沙丁胺醇的松弛活性，并部分恢復(fù)了氣管中的β2腎上腺素受體結(jié)合位點(diǎn)[35]。由于促分裂原活化的蛋白激酶誘導(dǎo)的磷酸化使糖皮質(zhì)激素受體無(wú)法轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，導(dǎo)致對(duì)激素不敏感[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，沙丁胺醇與羅格列酮聯(lián)用可明顯抑制促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶的磷酸化，可能具有逆轉(zhuǎn)糖皮質(zhì)激素不敏感的作用，PPARγ激動(dòng)劑+沙丁胺醇的協(xié)同效應(yīng)與地塞米松+沙丁胺醇組合的協(xié)同效應(yīng)相當(dāng)[37]。此外，羅格列酮可不依賴于PPARγ的激動(dòng)而引發(fā)氣道松弛[38]。以上研究提示，可聯(lián)合應(yīng)用PPARγ與糖皮質(zhì)激素受體α激動(dòng)劑或β2激動(dòng)劑給藥，從而增強(qiáng)吸入性藥物的抗炎、擴(kuò)張支氣管作用。

2.4PPARs與細(xì)菌感染 革蘭陰性菌是COPD急性加重的主要致病菌，PPARγ通過(guò)多種途徑使患者在細(xì)菌感染中獲益[39]。有報(bào)道稱，PPARγ配體西格列酮通過(guò)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)及促炎因子分泌，減輕肺炎鏈球菌引起的肺炎，提高存活率[40]。超過(guò)70種革蘭陰性菌利用N-酰基高絲氨酸內(nèi)酯作為胞間交流的信號(hào)分子進(jìn)行群體感應(yīng)，對(duì)氧磷酶可水解N-酰基高絲氨酸內(nèi)酯，進(jìn)而阻斷細(xì)菌產(chǎn)生的群體效應(yīng)[41-42]。研究發(fā)現(xiàn)，PPARγ激動(dòng)劑可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的吞噬作用、加速銅綠假單胞菌的清除，這種作用部分是通過(guò)誘導(dǎo)對(duì)氧磷酶-2的表達(dá)介導(dǎo)的[43]。生物膜形成后可抵御多種物理、化學(xué)及生物因素的傷害，并可引起耐藥，PPARγ激動(dòng)劑可抑制生物膜形成。銅綠假單胞菌及其產(chǎn)生的群體感應(yīng)分子N-3-氧化十二烷酰-L-同型絲氨酸內(nèi)酯(3-O-C12-HSL)可破壞緊密連接蛋白，損害屏障的完整性和功能，PPARγ激動(dòng)劑可誘導(dǎo)宿主防御基因表達(dá)，如對(duì)氧磷酶-2，引起3O-C12-HSL水解，并增加緊密連接蛋白的表達(dá)[44]。COPD患者反復(fù)感染導(dǎo)致病情加重，各種廣譜、高效抗生素的廣泛應(yīng)用使耐藥致病菌逐年增多，因細(xì)菌感染導(dǎo)致COPD急性加重時(shí)，合理應(yīng)用抗菌藥物的同時(shí)輔以PPARγ激動(dòng)劑可能促進(jìn)病原體的清除、減少抗生素的用量、減少耐藥的發(fā)生等。

3 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前COPD的各種治療方法仍不能滿足臨床需要，PPARs激動(dòng)劑通過(guò)多種途徑使COPD患者獲益，除肺部疾病外，還在多種不同炎癥疾病模型中獲得了PPARs激動(dòng)劑抗炎的證據(jù)，如關(guān)節(jié)炎、動(dòng)脈粥樣硬化和炎性腸病等，這進(jìn)一步支持了PPARs激動(dòng)劑在炎癥疾病中的作用。但PPARs激動(dòng)劑的療效及安全性還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證，如噻唑烷二酮類藥物與多種不良反應(yīng)相關(guān)，曲格列酮因肝毒性退市，羅格列酮因心血管風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高而從歐洲市場(chǎng)上移除，法格列酮因外周水腫而未通過(guò)Ⅲ期臨床試驗(yàn)。PPARs激動(dòng)劑雖有望成為治療COPD的新靶點(diǎn)，但真正應(yīng)用于COPD患者的臨床治療仍需深入研究。