Notch信號通路在毛細支氣管炎中的調節作用

董九偉，吳福玲

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Notch信號通路在毛細支氣管炎中的調節作用

董九偉，吳福玲

［摘要］毛細支氣管炎是一種嬰幼兒較常見的下呼吸道感染性疾病，發病機制與多種細胞因子參與引起的免疫反應有關。而Notch信號通路近年來在肺部疾病的發病機制中也受到了廣泛的關注，通過討論Notch信號通路在毛細支氣管炎中的調節作用，從而為毛細支氣管炎的臨床治療提供新的思路。

［關鍵詞］Notch信號通路；毛細支氣管炎；CD4＋T細胞；調節性T細胞；Th17

［作者單位］264002山東煙臺，解放軍107醫院呼吸科（董九偉）；256601山東濱州，濱州醫學院附屬醫院（吳福玲）

Regulation of Notch signaling pathway in bronchiolitis

DONG Jiu－wei①，WU Fu－ling.①Dept.of Respiratory，No.107 Hospital of Chinese PLA，Yantai，Shandong 264002，China

［Abstract］Bronchiolitis is a relatively common disease of lower respiratory tract infection in infants，its pathogenesis is related to immune response induced by relevant various cytokines participation.The Notch signaling pathway in the pathogenesis of lung disease is also widespread concerned in recent years.This review focuses on the role of the Notch signaling pathway in regulating bronchiolitis，so as to provide new ideas for the clinical treatment of bronchiolitis.

［Key words］Notch signaling pathway；Bronchiolitis；CD4＋T cells；Regulatory T cells；Th17

毛細支氣管炎是嬰幼兒較常見也較嚴重的一種下呼吸道感染性疾病，其病原體主要為呼吸道合胞病毒（RSV），占70%以上［1］，其次為鼻病毒，此外還有流感病毒、副流感病毒、肺炎支原體、衣原體、柯薩奇病毒等，主要表現為上呼吸道感染2～3 d后出現持續性干咳和發熱，其特征性表現為喘憋，喘憋時呼吸明顯增快，嚴重者可出現“三凹征”，甚至合并心力衰竭或呼吸衰竭。毛細支氣管炎預后較好，流行病學資料顯示有30%～48%患者日后可發展為哮喘［2］，毛細支氣管炎與哮喘不僅有相似的臨床表現，同時其發病機制也極為類似。已有大量實驗證明Notch信號通路與哮喘的發生發展密不可分，而根據哮喘與毛細支氣管炎的相似發病機制，對Notch信號通路在毛細支氣管炎中的調節作用的研究或許可以為毛細支氣管炎的發病機制提供新的思路，同時也為毛細支氣管炎的臨床治療提供新的方法。現闡述如下。

1　毛細支氣管炎的發病機制

毛細支氣管炎的發生與遺傳、病毒感染、免疫因素以及環境因素等密切相關。由于病毒的感染，尤其是呼吸道合胞病毒感染后，可以刺激細胞分泌各種細胞因子及炎癥介質，從而誘導機體的免疫應答，對毛細支氣管造成損傷。此免疫應答過程主要包括3個方面：Th1/Th2平衡失調、CD4＋CD25＋調節性T細胞及Th17細胞功能異常以及趨化因子的作用［3］。

1.1Th1/Th2平衡失調Th1/Th2平衡失調是目前對于毛細支氣管炎發病機制闡述較多的一種機制。毛細支氣管炎存在免疫功能的紊亂主要體現在Th2細胞亞群的功能亢進以及Th1細胞亞群的功能被抑制，習慣把這種Th1/Th2漂移稱為Th2狀態［4］。在人類的兩個T細胞亞群中，Th1細胞主要分泌白細胞介素－2（IL－2）、白細胞介素－12（IL－12）、干擾素γ（IFN－γ）及腫瘤壞死因子－β（TNF－β），Th2細胞主要分泌IL－4、IL－5、IL－6、IL－10、IL－13，刺激B淋巴細胞產生抗體［5］。在一組關于Th1/Th2在嬰幼兒毛細支氣管炎中的變化的研究中顯示，毛細支氣管炎的患者IL－4水平明顯高于非喘息性肺炎患者，而其IFN－γ水平則明顯低于非喘息性肺炎患者［6］。此外，Gut等對5歲以下感染呼吸道合胞病毒的患者進行Th1（IL－2，IFN－γ，TNF），Th2（IL－4，IL－6，IL－10）分析，結果也顯示Th1/Th2比例在向Th2轉變［7］。所以在毛細支氣管炎患者的Th1/Th2平衡失調中Th2占優勢。當Th2處于優勢地位，其所分泌的細胞因子及炎癥介質則會增多。當IL－4水平增高時B細胞合成IgE就會增多，這就直接導致了IgE介導的速發型變態反應。IL－8對中性粒細胞有趨化作用，可以促進炎癥反應。IL－10可以通過抑制嗜酸性粒細胞表達CD4＋T細胞來發揮抗過敏作用。而Th1分泌的IFN－γ則可以抑制IL－4對B細胞的作用，進而減少IgE介導的速發型變態反應。

1.2CD4＋CD25＋調節性T細胞及Th17細胞功能異常調節性T細胞（regulatory cell，Treg）是不同于Th1和Th2細胞的一類CD4＋T細胞亞群，在體內主要發揮免疫抑制作用，與Th17相互拮抗并降低體內炎癥反應［8］。Treg細胞可分為天然產生的自然調節性T細胞（nTreg）和誘導產生的適應性調節性T細胞（aTreg或iTreg），可分泌細胞因子IL－4、IL－10、TGF－β，而它的表達異常則可以引起自身免疫性疾病。也有實驗證明［9］，機體受到抗原刺激后，CD4＋CD25＋Treg可以抑制CD4＋CD25－Treg的增殖和Th2細胞因子的分泌。Th17是另一類強烈的促炎作用輔助性T細胞，它主要分泌的IL－17可以促進各種細胞因子、炎癥介質的分泌，從而促進炎癥反應的發生，還可以趨化中性粒細胞向炎癥部位聚集［10］。而還有實驗證明毛細支氣管炎中的Th1功能受抑制也與Th17功能亢進有一定的關系［11］。IL－17在哮喘中的作用已很明確，但在毛細支氣管炎中的作用機制還在進一步的研究中。

免疫學研究也證明毛細支氣管炎的發病機制與免疫功能紊亂有關。有研究顯示［12］，RSV感染的毛細支氣管炎患者外周血的CD4＋CD25＋調節性T細胞顯著低于肺炎患者及健康兒童，而Th17細胞的百分率則要高于肺炎患者和健康兒童，這些差異說明患者存在免疫功能的紊亂，而Treg及Th17細胞之間的平衡也對毛細支氣管炎的發生發展起著重要作用。當病毒感染機體后，IL－6與TGF－β共同作用可以使T細胞向Th17分化，此時外周血中的IL－17分泌增多，刺激毛細支氣管炎癥的產生。而此時IL－2與TGF－β作用減弱，使原本處于平衡狀態的Treg細胞受到抑制，其抑制炎癥作用也隨之減弱。這使得Treg細胞對抗原提呈細胞的調控減弱，進一步加劇了IL－17的促炎作用。

2　Notch信號通路與毛細支氣管炎

2.1Notch信號通路Notch信號通路作為一種高度保守的信號通路，最早發現是在果蠅體內，此基因的缺失可導致果蠅的翅緣出現缺口。隨后發現其從無脊椎動物到脊椎動物都可表達，它在細胞的發育過程中起著重要作用，可以影響細胞的分化、增殖和凋亡。Notch信號通路由4種受體和5種配體組成。4種受體為Notch1、Notch2、Notch3、Notch4，均為Ⅰ型跨膜蛋白，由包內區、跨膜區和胞外區組成。它可以在多種免疫細胞（T淋巴細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞）上表達［13］，Notch1－3可以在多種器官中表達，如中樞神經系統、中胚層、胰腺、造血細胞、毛發、牙齒和腎等，而Notch4表達相對局限，在一些成熟的免疫細胞及胰腺上表達。5種配體分別為Dll1、Dll3、Dll4、Jagged1及Jagged2。與受體一樣，也均為Ⅰ型跨膜蛋白。配體與受體的結合而激活notch信號通路的重要組成部分則是配體胞外的DSL結構域。

Notch信號通路分別發生在胞外、胞內及核內，而它的激活也需要兩個相鄰細胞的受體與配體結合［14］。兩者的結合會發生內吞作用，導致受體構象發生變化，使受體胞外的S2位點（TACE金屬蛋白酶切割位點）被γ分泌酶裂解，而后發生蛋白水解作用，使Notch受體的胞內片段（NICD）釋放出來，接著NICD進入細胞核與相關轉錄活化物結合成為轉錄活化因子，從而起到激活靶基因的轉錄作用［15］。此外，也有實驗證明，Notch信號通路與其他的信號通路也存在一定的相互作用。例如在人乳腺上皮細胞中，Notch信號通路可以增強Wnt的作用［16］，在成纖維細胞中，Notch3的表達可以被TGF－β下調［17］。近年來的研究也證實，Notch信號通路在腫瘤、肺部疾病、神經系統疾病等多種疾病中起到重要作用［18］。

2.2Notch信號通路與CD4＋T細胞Notch信號通路在CD4＋T細胞功能的調控中起到重要作用，可以參與CD4＋T細胞的活化和增殖，Th1/Th2的分化以及調節性T細胞的分泌功能等。其調控具體表現在對T細胞在胸腺中的發育和外周組織中的分化作用。當機體受到抗原刺激后CD4＋T細胞就會活化，而這一過程涉及兩個信號，第一個為CD4＋T細胞對抗原的識別，即TCP與pMHC的特異性結合，第二個信號為協同刺激因子，即APC提供的共同刺激信號。此外，CD4＋T細胞的充分活化還與多種細胞因子的參與有關。而CD4＋T細胞內的信號傳導就是由Notch通路實現的。有研究表明［19］，Notch受體的缺失會導致胸腺中的髓樣祖細胞更多地向B淋巴細胞發育。Billiard等［20］也證實，在成年小鼠的胸腺中，Dll4配體參與了小鼠T細胞的發育。在一組關于哮喘大鼠肺CD4＋T細胞Notch1基因啟動子甲基化的研究中，作者發現哮喘小鼠肺組織T細胞Notch1 mRNA和蛋白表達較對照組明顯升高，Jagged1也較對照組明顯升高［21］。以上實驗都表明Notch信號通路在CD4＋T細胞的分化、增殖中起著重要作用。

2.3Notch信號通路與Th1/Th2 CD4＋T細胞可以表達4種Notch受體分子，Notch配體則主要分布在抗原提呈細胞上，所以Notch信號通路也參與Th細胞的分化。Krishnamoorthy等［22］用塵螨刺激肺的樹突狀細胞（dendritic cell，DC）后發現Jagged 2上調，促進了CD4＋T細胞向Th2細胞的分化。Kang JH等［23］通過對OVA致敏小鼠鼻內滴注γ－促分泌酶抑制藥（GSI）發現，支氣管肺泡灌洗液中的Th2分泌細胞因子水平下降，而上調了Th1細胞因子的分泌。有實驗證明Notch1細胞可被γ－促分泌酶抑制藥殺死。在一組關于重癥毛細支氣管炎患者的研究中［24］，發現患者血單個核細胞培養上清液中IFN－γ及IL－12均顯著降低，說明重癥毛細支氣管炎患者體內有Th1免疫功能受到抑制。在毛細支氣管炎患者中，Notch信號通路促進Th2分化的機制可能與Notch－Rbp－j轉錄復合物有關。它首先刺激了Gata3基因表達Gata3蛋白來促進自身的表達，然后Gata3使notch受體更容易與IL－4增強子結合使IL－4表達增加，IL－4與IL－4受體結合則促進了Th2細胞的分化［25］。同理，缺少RBP－j的T細胞是不能分化成Th2細胞的。

2.4Notch信號通路與調節性T細胞調節性T細胞具有強烈的免疫抑制作用，而它發揮作用也與Notch有著千絲萬縷的聯系，也就是說Notch信號通路可以通過調控調節性T細胞來介導免疫抑制作用。有研究發現，Tregs細胞的分化與Notch配體Jagged1、Delta1及受體notch3均有關系。一組關于Notch配體Jagged1的研究中發現［26］，使小鼠APC通過表達人的Jagged1配體，可誘導外周的CD4＋T產生調節性T細胞。有人檢測哮喘模型小鼠的T細胞Notch3受體mRNA及CD4＋CD25＋調節性T細胞的特征性標志Foxp3 mRNA發現Notch3 mRNA及Foxp3 mRNA的表達均降低，說明在哮喘中，Notch3的抑制作用與CD4＋CD25＋調節性T細胞有關［27］。該實驗同時發現OVA致敏小鼠的樹突狀細胞Delta1 mRNA表達低于正常小鼠，其調節性T細胞的Notch1、Notch3受體也顯著降低，說明Notch信號表達不足會影響調節性T細胞的分化［27］。Foxp3＋是調節性T細胞分化過程中的關鍵轉錄因子，而有研究顯示Notch信號通路對調節性T細胞的影響也是通過與TGF－β信號通路中的P－Smad3共同作用激活Foxp3＋的表達來實現的［28］。無論是體外實驗還是體內實驗，用GSI阻斷Notch信號通路，均可以抑制TGF－β介導的Foxp 3表達，從而影響調節性T細胞的功能［28］。

此外，還有實驗證明，Notch信號通路與Th17也有密切關系。在機體受到特異性抗原刺激后，可表達Delta4從而活化Th17的特異性轉錄因子RORγ t來促進Th17的產生［29］。用γ－促分泌酶抑制藥（GSI）抑制Notch信號通路可以發現Th17的分泌會減少。

綜上所述，可見隨著人們生活習慣的改變，環境污染、人工喂養、居住環境擁擠、被動吸煙等毛細支氣管炎的高危因素出現在人們生活中的頻率越來越高，直接導致了毛細支氣管炎患者的增加。而毛細支氣管炎與后期反復發生的喘息和呼吸道高反應性（AHR）也密切相關，所以對毛細支氣管炎的早期治療也是防治哮喘發生關鍵措施。當前，人們普遍認為毛細支氣管炎與哮喘具有相似的發病機制。TH1/Th2功能的失衡，Th2功能亢進而Th1功能抑制，調節性T細胞及Th17的異常表達均為他們的發病機制。已有研究證明，Notch信號通路見于哮喘疾病的全過程，而對于毛細支氣管炎的影響還在進一步的研究中。目前已知影響有Notch信號傳導通路影響T細胞的增殖、分化。可以促進T細胞向Th2細胞分化同時抑制T細胞向Th1細胞的分化。Notch信號通路也可以通過不同的受體配體結合上調調節性T細胞及Th17細胞的表達。因此，對notch信號通路的深入研究將有助于人們進一步了解毛細支氣管炎的發病機制，從而為尋找毛細支氣管炎的生物靶向藥物提供新的臨床思路。

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［2015－07－12收稿，2015－08－11修回］

［本文編輯：韓仲琪］

DOI：10.14172/j.issn1671-4008.2016.01.035

［中圖分類號］R562.2＋1

［文獻標志碼］A