CC16在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展①

馬 青 王導新

(重慶醫科大學附屬第二醫院呼吸內科，重慶 400010)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一組以氣道慢性炎癥和不完全可逆且進行性發展的氣流受限為主要特點的呼吸道疾病，可預防可治療，但嚴重影響患者生命質量，病死率高，經濟負擔重。根據美國肺學會流行病學與統計組對慢性阻塞性肺疾病的發病率及死亡率的統計，目前慢阻肺已經是世界上第四大死亡原因[1]，且預計到2020年將可能成為全球第三大死因。如何提高慢阻肺的診治水平，改善患者生命質量，降低其發病率及致死率，已成為刻不容緩的問題。慢阻肺的診斷金標準為肺功能檢查，FEV1可用于評估疾病嚴重程度，但FEV1的應用在反映疾病的活動性、預測疾病的進展及臨床治療后的療效評估方面有一定局限性。臨床上急需要尋找一種無創的、易于檢測的、對慢阻肺有較高特異性的生物標志物，來對慢阻肺做出早期診斷，同時反映疾病的嚴重程度、活動性，預測疾病的進展，評估臨床治療效果。作為一種肺特異性分泌蛋白，CC16在評估氣管上皮細胞的完整性及通透性方面已被公認。而CC16蛋白在慢阻肺的發生發展過程中扮演至關重要的保護性角色，本文將詳細闡述。

1 CC16的生物學特性

CC16是細支氣管、終末細支氣管黏膜上的無纖毛上皮細胞-Clara細胞分泌的一種蛋白，具有肺組織特異性，是肺分泌性蛋白的主要成員之一。CC16的分子質量為15 840 U，分子結構為同型二聚體，由反平行方向的兩條多肽鏈組成，每條肽鏈由70～77個氨基酸構成，并且通過二硫鍵連接。在非吸煙個體的上皮細胞襯液中CC16的濃度約為外周血濃度的10 000倍，濃度差使CC16通過肺血屏障被動彌散到血清中。除此之外，CC16在前列腺、卵巢、乳腺、胰腺、腎臟及妊娠期子宮等肺外器官亦有少量分泌，而其含量比肺低20倍左右，故血清中的CC16幾乎完全來自于肺組織，且并沒有性別差異。血清中的CC16與氣管上皮細胞的合成和分泌密切相關，肺血屏障完整性的破壞可能引起血清CC16濃度的變化，因此，血清CC16可作為評估氣管上皮細胞完整性及通透性的特異性外周血標志物[2]。近年來，對CC16作為一種肺特異性標志物的研究越來越多，Wutzler等[3]的研究證明，血清CC16水平可作為急性肺損傷的潛在標志物。在急性肺損傷早期階段，肺血屏障受損，通透性增加，故血清CC16濃度升高；在慢性肺損傷時，由于氣道上皮受損，Clara細胞數量減少，分泌的CC16蛋白減少，故血清CC16濃度降低。

2 CC16的生物學作用

體外研究和試驗表明，在轉基因鼠中CC16在呼吸道防御方面起著重要作用[4]。

2.1抗炎及免疫調節作用 現有的研究已經證明CC16的抗炎機制包括[5]：①抑制外周血的中性粒細胞及單核細胞遷移，可能與CC16抑制一些誘導細胞遷移的細胞因子有關；②抑制IFN-γ的生成，進而抑制IFN-γ的抗病毒活性，并參與免疫調節作用；③分泌型磷脂酶A2(PLA2)是炎癥反應的關鍵酶，CC16通過結合磷脂酰膽堿(PC)和磷脂酰肌醇(PI)抑制PLA2的活性，從而限制花生四烯酸代謝，抑制前列腺素、血栓素A2、白三烯及血小板活化因子等相關炎癥介質的釋放；④直接抑制TNF-α、IL-1β等多種炎癥介質的生成及其生物活性，抑制炎癥級聯反應。Laucho-Contreras等[6]的小鼠實驗表明CC16可能通過抑制NF-κB通路，從而減少肺部炎癥及損傷，保護肺免受煙霧的損傷。

2.2抗氧化、抗纖維化作用 有動物實驗發現氣道上皮Clara細胞數量多及CC16水平高的大鼠在慢性臭氧暴露的環境中生存時間更長，且有研究證實高水平的氧氣可抑制CC16基因的表達，均提示CC16具有抗氧化作用。CC16的抗纖維化作用包括：①通過抑制血小板生長因子(PDGF)，使成纖維細胞的聚集減少，從而減輕肺纖維化程度；②CC16抑制PLA2的活性，減少溶血卵磷脂生成，間接抑制整合素的活性；③與纖維連接蛋白(FN)結合，阻止纖維整合素在肺組織中的異常沉積和增生，從而產生抗纖維化作用。

2.3抗腫瘤作用 CC16基因位點所在的11p12.2-q13.1區域在多數腫瘤細胞內都有缺失，表明CC16的表達減少或缺失可能和腫瘤的早期誘發有關。CC16基因敲除小鼠較對照組相比，惡性腫瘤發病率明顯增高。CC16還能與 HTB-81、HTB-30 和 HTB74-174 等腫瘤細胞表面脂鈣蛋白-1(Lip-1)受體相互作用，抑制腫瘤細胞遷移入侵[7]。

3 CC16與慢性阻塞性肺疾病

3.1吸煙對CC16水平的影響 吸煙是慢性阻塞性肺疾病發生的主要危險因素之一，而Clara細胞是香煙煙霧中的有毒物質攻擊的主要細胞之一。Clara細胞蛋白的減少被認為是早期煙草煙霧引起的上皮損傷的標志之一[8]。香煙煙霧可以產生大量的氧自由基，激活氧化應激細胞通路，誘發DNA損傷，從而損害氣道上皮細胞，Clara細胞的減少導致血清及肺組織中的CC16濃度降低，這一機制可能在吸煙所致COPD的發病機制中起重要作用。在Liao等[9]的動物試驗中，大鼠予以每日持續90 min的香煙煙霧暴露達一周，電鏡下觀察Clara細胞，發現細支氣管中的Clara細胞數量減少，以及細胞質中的分泌顆粒減少，CC16的表達水平顯著低于對照組。Tsoumakidou等[10]的研究表明吸煙的慢性阻塞性肺疾病患者肺組織中CC16的水平降低。Lomas等[11]對1 888例吸煙的COPD患者、296例吸煙的健康對照組、201例非吸煙的健康對照組研究后發現，吸煙的COPD患者血清CC16水平低于吸煙健康對照組，吸煙健康對照組的CC16水平低于非吸煙健康對照組。

3.2大氣顆粒污染物對CC16的影響 反復慢性的大氣顆粒污染物的吸入是發展中國家COPD的一個重要因素。中國廣州呼吸病研究所冉丕鑫教授團隊的橫斷面研究顯示[12]，慢阻肺患病率與大氣細顆粒物(PM2.5)直徑呈正相關，PM2.5每增加10 μg/mm3,FEV 1下降26 ml，FVC下降28 ml，FEV1/FVC下降0.09%。例如，煙霧、氮二氧、臭氧、氯化物以及二氧化硅等有毒顆粒，其對血清CC16的影響表現在可能通過其對細胞的毒性作用減少細胞CC16的表達，從而血清CC16水平降低。Zhu等[13]的研究發現在COPD患者、暴露于煙霧中的猴模型、煙霧誘導的COPD小鼠模型中，氣道CC16的表達均明顯受到抑制，且CC16表達的缺失加重了小鼠的氣道炎癥及肺泡損失，因此，認為CC16可能在與煙霧密切相關的疾病中發揮重要的保護作用。在Wang等[14]的研究中，對長期暴露于PM2.5中的焦炭工廠工人的血清CC16水平的測定，發現CC16水平的降低與PM2.5呈劑量效應關系，且隨著暴露時間的增加，CC16水平降低。

3.3CC16與慢性阻塞性肺疾病 Clara細胞主要分布在終末細支氣管及呼吸性支氣管等小氣道，故CC16主要來源于小氣道上皮細胞，且從支氣管至終末支氣管的濃度越來越高。慢阻肺的氣流阻塞主要發生于直徑<2 mm的小氣道，小氣道炎癥細胞浸潤是慢阻肺的主要病理基礎，而引起疾病發生發展的主要原因為氣道重塑。氣道重塑、上皮細胞受損、Clara細胞數量減少、CC16分泌減少、此為慢阻肺與CC16相關的理論基礎，且血清CC16濃度改變比臨床肺功能的變化更早。COPD患者的血清和肺CC16水平降低，且氣道CC16的表達與氣流受限的嚴重程度成反比[15]。Vestbo等[16]的一項為期3年的研究發現血清CC16水平與FEV1下降速度呈顯著的負相關，且不受性別、年齡、當前肺功能情況及吸煙狀況的影響。Park等[17]的一項納入4 724例慢阻肺患者長達9年的隊列研究顯示，血清CC16水平的降低與肺功能下降及疾病進展相關，認為低血清CC16水平可作為預測COPD患者FEV1快速下降的生物標志物。Guerra等[18]對來自圖森呼吸道阻塞性流行病學研究(TESAOD)患者的血清CC16的評估，發現血清CC16的濃度與FEV1下降速度呈負相關，與FEV1%pre，FVC%pre，FEV1/FVC呈正相關，低水平CC16與兒童期肺功能減退、成年期肺功能加速下降、成年人群氣流受限的發展有關。

3.4CC16與慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的相關性 慢阻肺急性加重最主要的誘因是細菌、病毒等病原菌引起的呼吸道感染。國內外多個研究證實，AECOPD患者的血清CC16水平顯著低于COPD穩定期及正常對照組，且CC16水平與肺功能呈正相關，與病情嚴重程度存在負相關。其原因可能是COPD患者慢性氣道炎癥引起Clara細胞數量減少及CC16分泌減少，CC16的抗炎作用減弱導致炎癥細胞浸潤與擴散，當感染等相關因素控制后Clara細胞功能不同程度恢復，因此COPD患者穩定期CC16水平會一定程度的上升。

4 重組人CC16(rhCC16)的應用前景

基于CC16的多種生物特性，CC16被認為可用于臨床藥物治療肺部疾病，為研制肺部疾病藥物提供新的方向。研究發現，CC16基因缺失或CC16表達降低可導致動物或人類的炎癥反應，增加纖維化和腫瘤傾向。Levine等[19]已經完成了rhCC16抗炎作用的Ⅰ期臨床研究，用rhCC16治療早產急性呼吸窘迫綜合征患兒，發現用藥組的中性粒細胞、蛋白含量、細胞因子水平均顯著低于對照組，證實rhCC16能有效減輕炎癥反應。Pang等[20]以重組大鼠CC16蛋白預處理脂多糖誘導的大鼠氣道上皮細胞，發現重組CC16(rCC16)可能通過NF-κB信號通路和p38 MAPK途徑抑制LPS誘導的大鼠氣道上皮細胞TNF-α、IL-6、IL-8 mRNA及蛋白水平的表達，從而對炎癥性肺部疾病產生治療干預作用。Laucho-Contreras等[15]認為，在眾多細胞試驗及動物試驗中，利用rCC16來增強氣道CC16的水平，可以減輕炎癥和細胞損傷，可將對旨在恢復氣道CC16水平的治療作為COPD患者的一種新的疾病治療方式。Gamez等[21]從COPD患者中獲得支氣管內活檢標本進行體外培養，暴露于含有外源rhCC16的香煙煙霧提取物中，觀察到IL-8的釋放減少，炎癥減輕，認為rhCC16可以作為慢性阻塞性肺病損傷與修復平衡的治療策略。因此，rhCC16對于有低水平的肺及血清CC16的COPD患者的治療是可行的。對rhCC16的研究，為研制新型肺保護藥物提供了新的途徑，更需要大量的動物實驗及臨床研究進一步對其用藥途徑、劑量、毒副作用等情況進行核實。

5 總結

慢性阻塞性肺疾病是以慢性氣道炎癥和氣流受限為特征的疾病，導致肺上皮細胞數量及功能的損害。血清CC16是一種肺特異性的分泌蛋白，通過血清中CC16濃度的監測，可以評估肺上皮細胞的損害程度。對CC16作用及其與COPD相關性的認識，可為COPD的發生發展及診療提供新的思路。對rhCC16的研究，為研制新型肺部疾病治療藥物提供了新的線索。