骨膜蛋白在哮喘氣道重塑中作用的研究進展

張靜 武怡

(徐州醫學院附屬醫院兒科，江蘇 徐州 221000)

支氣管哮喘是一種以氣道可逆性氣流受限、肺部炎癥及氣道重塑為特征的慢性炎癥性疾病，氣道重塑是其重要的病理改變。目前治療哮喘的主要藥物仍是激素類，但臨床試驗顯示即使早期給予足量的糖皮質治療，仍然有部分哮喘患者發展為氣道重塑最終導致氣道氣流受限，為此，在哮喘病人中尋求高度敏感指標是治療哮喘的關鍵。本文主要綜述骨膜蛋白在哮喘氣道重塑中的作用研究進展。

1 骨膜蛋白的功能

有關骨膜蛋白的研究最多的是其在惡性腫瘤分化、轉移的作用，如神經母細胞瘤、結腸癌〔1〕、鼻咽癌〔2〕、骨肉瘤〔3〕、乳腺癌的分期及轉移關系。司志英等〔4〕研究證明在腫瘤發生時，骨膜蛋白在組織或血液中的表達量增高，且其表達增高程度與腫瘤進展、分期及預后密切相關，進一步證明骨膜蛋白可作為腫瘤轉移候選基因之一。呂琳琳等〔5〕研究表明在牙胚鐘狀期的牙囊細胞中也有骨膜蛋白表達。在牙體移動過程中，骨膜蛋白是機械應力下骨和牙周組織改建過程中的局部促進因素之一。骨膜蛋白是具有骨膜及牙周膜組織表達特異性的骨黏附蛋白，對成骨細胞的分化及組織的早期礦化有重要作用。Norris等〔6〕研究顯示骨膜蛋白可與心肌細胞和成纖維細胞表面的多種黏附分子和受體結合，發揮其在心臟重構進程中的作用，骨膜蛋白在心肌梗死后的細胞間基質生成、纖維化和組織重構中發揮重要作用。吳嵐等〔7〕通過建造病毒性心肌炎小鼠模型亦證明骨膜蛋白在病毒性心肌炎中異常表達，推測其在病毒性心肌炎的心肌纖維化形成過程中起重要作用。田李霞等〔8〕研究證明骨膜蛋白在纖維化型特發性非特異性間質性肺炎患者肺組織中高表達，從而證明骨膜蛋白在介導肺間質纖維化過程中起關鍵作用。Matsumoto〔9〕研究證明血清中骨膜蛋白蛋白表達水平可作為氣道重塑的可靠的生物學指標。臨床試驗〔10〕證明血清骨膜蛋白水平可作為生物制劑治療哮喘患者療效的評估。

2 骨膜蛋白的基本特征

骨膜蛋白是Takeshita等〔11〕從小鼠成骨細胞MC3T3-E1eDNA文庫中克隆出的一種分泌型的可溶解性的黏附分子，其結構與昆蟲的成束蛋白1家族相似,由成纖維細胞分泌，其N端由富含半胱氨酸的結構域組成，其中間有4個同源重復區即成束蛋白Ⅰ組成和一個C端可變區構成。N-末端有一個典型的信號序列，此序列具有結合膠原蛋白Ⅰ和纖連蛋白的能力〔12〕，而且其成束蛋白Ⅰ結構域能夠結合腱糖蛋白、骨生成蛋白〔6,12,13〕。因為成束蛋白Ⅰ屬于黏附分子家族，所以推測骨膜蛋白亦具有黏附分子的特性，又因其在骨膜和牙周韌帶中局部特異性表達，所以被命名為骨膜蛋白。

3 骨膜蛋白與哮喘氣道炎癥及重塑

骨膜蛋白在皮膚及心肌損傷修復、腫瘤的分化、轉移中起主要作用，其在哮喘的氣道上皮中被上調繼而激活轉化生長因子(TGF)-β1的活性，在支氣管哮喘患者的上皮下纖維化和血管損傷中起重要作用〔14〕。研究表明骨膜蛋白可被成纖維細胞分泌參與新生膠原的生成和成熟，并證明分泌型的骨膜蛋白通過結合多個膠原單體、血清從黏連蛋白(LN)和纖維黏連蛋白(FN)參與膠原的交聯成熟〔15〕增加膠原交聯和纖維組織發生，其與Ⅰ型膠原直接交聯，促進細胞外基質的整合和沉積。在哮喘患者的氣道上皮中骨膜蛋白增強了活化的TGF-β的水平并調節膠原蛋白合成及其彈性。Sidhu等〔16〕證明上皮細胞來源的骨膜蛋白通過自分泌的方式上調基質金屬蛋白酶2和9進而激活TGF-β活性，從而導致氣道上皮細胞、成纖維細胞分泌的膠原蛋白增加，還進一步證實氣道上皮細胞接受活化信號后刺激上皮細胞分泌骨膜蛋白，從而調節上皮下基質的硬度及氣道的擴張性。骨膜蛋白結合膠原蛋白Ⅰ增加細胞外基質的彈性系數，從而改變氣道的生物力學作用，由此推測哮喘氣道上皮細胞持續高表達骨膜蛋白可能是氣道纖維化和氣道擴張性降低的發生機制。Kanemitsu 等〔17〕研究證明血清中骨膜蛋白水平可作為哮喘病人應用糖皮質激素治療后氣流受限發展程度的重要生物學指標。

4 骨膜蛋白與相關因子

骨膜蛋白序列中缺乏精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列結構域，但是仍然可以與多種整合素包括αVβ3、αVβ5相互作用從而發揮其各種生物學作用。在肺成纖維細胞和支氣管哮喘纖維化過程中，IL-4和IL-13是骨膜蛋白的高誘導產物，是參與輔助性T細胞(Th)2型免疫應答的細胞因子，主要由Th2細胞分泌。IL-13對參與哮喘多種細胞都有刺激活化作用，包括B細胞、肥大細胞、嗜酸細胞、肺泡上皮細胞、纖維母細胞及氣道平滑肌細胞等〔18〕，Izuhara等〔19〕研究證明骨膜蛋白在炎癥病灶內通過結合免疫細胞和固有細胞發揮炎癥介質特有的功能。由此認為骨膜蛋白參與了過敏性炎癥的過程。在氣道上皮細胞中，該蛋白通過促進纖維母細胞的趨化因子生成、嗜酸性粒細胞募集或激活 TGF-β從而加劇肺部炎癥〔20〕，骨膜蛋白通過綁定膠原蛋白及激活TGF-β從而調節膠原蛋白的合成及原纖維的生成，在哮喘氣道中，骨膜蛋白通過結合膠原蛋白Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ，纖連蛋白，腱糖蛋白及骨膜蛋白本身沉積在上皮下，從而使基底膜增厚〔21〕，Sidhu等〔16〕通過對哮喘患者支氣管活檢細胞培養證明：骨膜蛋白由激活的上皮細胞分泌，并且在哮喘氣道上皮下纖維化的病理生理過程中起關鍵作用，由此推知骨膜蛋白參與哮喘氣道重塑。Ruan等〔10〕實驗證明骨膜蛋白通過整合素/磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/蛋白激酶(Akt)通路介導各種腫瘤的發生、發展。