支氣管哮喘氣道黏液高分泌作用機制研究進展

【摘 要】哮喘是當前世界面臨的重要健康問題，其發病率與死亡率在逐年上升，粘液高分泌是嚴重哮喘發作面臨的首要問題，目前由于缺乏有效與特異性針對哮喘粘液高分泌的治療手段，如何抑制粘液高分泌成為哮喘防治急需解決的關鍵問題。本文將對哮喘氣道粘液高分泌的相關作用機制進行闡述。

【關鍵詞】支氣管哮喘；黏液高分泌；IL-13/IL-4R途徑；表皮因子受體途徑；Lyn途徑

1 氣道粘液高分泌概述

正常情況下，支氣管黏膜只分泌少量黏液，以保證呼吸道黏膜的濕潤，防止小氣道的脫水和損傷。氣道粘液是一種膠狀的液體，分布于氣道表面，是氣道上皮細胞的物理屏障。氣道黏液分泌的穩態性對氣道的粘膜纖毛和固有免疫起著重要的作用。在病理狀態下，過度的粘液分泌可降低粘膜纖毛清除率和限制氣流。過量的黏液產生是哮喘患者，特別是重癥患者發病與死亡率增加的主要原因。粘蛋白是粘液中的主要蛋白成分，是一種高度糖基化的蛋白質，其編碼基因為粘蛋白基因（MUC）。在人類氣道內主要的分泌型黏蛋白為MUC5AC和MUC5B，并且MUC5AC粘蛋白主要表達在氣道杯狀細胞，MUC5B主要表達于黏膜下腺體，其中MUC5AC水平高低代表了杯狀細胞增生的程度。輕度和中度哮喘患者主要產生富含MUC5AC粘蛋白的粘液，致死性哮喘明顯存在MUC5AC和MUC5B高表達。

2 氣道粘液高分泌與IL-13/IL-4R途徑

目前哮喘粘液基礎研究主要集中在炎癥介質與相關的信號途徑如何導致慢性粘液高分泌。哮喘炎癥主要與CD4+T淋巴細胞活化有關?；罨腃D4+T細胞釋放IL-4、IL-9、 IL-13、粒細胞集落刺激因子（GM-CSF）和腫瘤壞死因子（TNF）-a等各種趨化因子，調節氣道粘液的高分泌。其中IL-4和IL-13都通過IL-4Ra傳遞信號。IL-4Ra是一種受體復合物分為兩類：I型（IL-4Ra和γc）及II型（IL-4Ra和IL-13Ra1）。IL-4和IL-13共享II型受體。IL-4可通過I型和II型受體傳遞信號，而IL-13只能通過II型受體進行信號傳遞。當IL-4、IL-13與膜受體（IL-4Ra）發生作用時可引起酪氨酸系統（JAKs）的激活，通過JAK/STAT信號轉導途徑，激活胞漿內STAT6，引起該蛋白Y641位點上的酪氨酸殘基磷酸化，磷酸化的STAT6二聚體向核遷移并與IL-4和IL-13啟動子結合，由此影響Th2細胞分化、氣道高反應和氣道粘液高分泌[3]。研究表明，變應原介導的粘液高分泌依賴于Clara細胞的IL-4R信號途徑。 Clara細胞是襯覆于遠端細支氣管的非纖毛上皮細胞，可分化為杯狀細胞，參與粘液分泌的進程。缺失IL-4Ra的小鼠粘液基因的表達和上皮細胞中粘液的含量均大量減少。IL-4和IL-13不僅可直接影響上皮細胞粘液分泌，還可通過招募活化的炎癥細胞，如中性粒細胞和嗜酸性粒細胞而間接影響氣道粘液分泌。鈣激活氯離子通道蛋白mCLCA-3和hCLCA-1在IL-4/IL-9/IL-13途徑中對粘液高分泌起著重要作用。近年研究表明，Pendrin蛋白是PDS基因編碼的產物，是氣道上皮細胞中新發現的一種IL-13/IL-4介導的基因，其在IL-13/IL-4信號途徑中可引起粘液高分泌。

3 氣道粘液高分泌與表皮因子受體（EGFR）途徑

EGFR是一種分子量為170KDa的膜糖蛋白，可被EGF、TGF-a、HB-EGF等多種配位基激活。EGFR在正常氣道表達很少，但當受到各種炎癥因子刺激時，氣道上皮細胞的EGFR表達會增加。EGFR活化包括兩個途徑：配基依賴性和配基非依賴性的EGFR酪氨酸磷酸化。研究發現在COPD、急性嚴重哮喘等氣道高分泌疾病中，氣道中的中性粒細胞可通過釋放氧自由基而促進配基非依賴性EGFR酪氨酸磷酸化途徑和氣道粘液合成。EGFP在誘導粘液腺化生和MUC5AC粘蛋白過度表達中起著重要作用，EGFR能激活細胞外信號相關激酶（ERK）1/2、下游的磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和Akt激酶，可引起MUC5AC基因的高表達。 Perrais等人證實EGF和TGF-a可引起氣道上皮細胞中MUC5AC和MUC2基因合成。TGF-a被其抗體封閉后，氣道粘液合成會減少。Foxa2轉錄因子在EGFR途徑中也起著重要調節作用，對MUC5AC表達有負性調控，Foxa2基因敲除小鼠會出現MUC5AC蛋白過度表達和粘液腺化生。由此可見，氣道粘液高分泌與EGFR途徑相關，TGF-a對EGFR活化起著重要作用。

4 氣道粘液高分泌與Lyn途徑

Lyn屬于Src家族，是一種非受體酪氨酸激酶，在許多信號途徑中起著關鍵作用。有研究發現， Lyn基因敲出小鼠出現嚴重而持續的變態反應炎癥，血清高的IgE水平，Th2免疫應答，表明Lyn激酶是一個重要的陰性調節Th2免疫應答的激酶，但其具體調節作用不明。在化學趨化因子刺激人中性粒細胞后，Lyn對PI3K的活化有重要作用[4]。Lyn激酶與下游的PI3K和Akt，形成Lyn/PI3K/ Akt途徑，參與哮喘的炎癥應答。PI3K是一種胞內磷脂酰肌醇激酶，可催化磷脂酰肌醇磷酸化，生成的脂質體參與多種胞內信號傳導途徑。

目前研究的最多的是I類PI3K，它是一種復合亞基蛋白，其活性為生長因子受體活性所調節。I類PI3K的活化需要移位到胞膜進行，并且和它的亞基或酪氨酸激酶受體的活化有關系。PI3K在胞膜的定位被IL-13受體，Ras或如Lyn等富含脯氨酸的區域所活化。PI3K的磷脂產物可以激活下游的靶蛋白包括PDK，Akt和PKC，這些信號蛋白參與了對細胞生長，增殖和分化，凋亡，細胞運動和細胞活性等調節。近年研究表明，PI3K途徑在炎癥因子的表達和活性，炎癥細胞的招募，氣道重塑等方面起著重要的作用。研究發現應用PI3K抑制劑能減輕氣道炎癥與氣道高反應，在培養的人氣道上皮細胞中，用PI3K抑制劑LY294002能抑制IL- 13介導的黏蛋白C2（MUC2）基因的表達及黏蛋白的分泌；在小鼠哮喘模型中，使用LY294002能明顯減少BALF中細胞總數和Eos數，減輕細支氣管周圍及血管周圍的Eos浸潤，減少粘液的過度分泌，能顯著抑制Th2細胞因子IL-5，IL-13的產生，支氣管黏膜的增生和氣道高反應性；同時PI3K基因敲除鼠表現為較低的氣道嗜酸性細胞炎癥和氣道重塑，這與其減少的轉化生長因子（TGF）-β和Smad2/3有關[5]。Akt在哮喘發病中的作用目前報道相對較少。

當PIP3和Akt的PH區域結合后，活化的PI3K轉移到胞膜并激活Akt。有研究表明在反流性食道炎，結合膽汁酸能通過PI3K/ Akt/AP-1途徑調節食道MUC5AC粘蛋白表達[6]。Lyn不僅調節PI3K/Akt，還可以直接磷酸化STAT3。在某些模型系統中，STAT3和STAT5的活化更依賴于Src激酶而非Janus激酶。研究表明，酪氨酸激酶抑制劑A77-1726能阻斷IL-13激活JAK激酶，進一步導致JAK激酶不能磷酸化STAT6，凝膠電泳遷移實驗證實A77-1726降低STAT6與IgGl啟動子上STAT6結合位點的結合，從而阻止IgGl的產生。由此可見，Lyn在哮喘粘液高分泌中有著重要的作用。

綜上所述，哮喘中氣道粘液的高分泌存在多種作用機制，研究這些作用機制對于我們發現新的治療靶點有重要意義。但各種作用機制中的具體調控情況和各途徑之間存在何種相互關系，還有待進一步研究。

參考文獻

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