Clare細胞分泌蛋白在支氣管哮喘中的研究進展

欒雪 池永學

延邊大學附屬醫院兒科,延吉133000

全世界約有3.34億人患有支氣管哮喘 (哮喘),此病是最常見的慢性非傳染性疾病之一[1]。據全球哮喘防治創議 (global initiative for asthma,GINA)指南預計,2025年全球哮喘患者將增加至4億。近期研究認為哮喘的本質仍然是氣道炎癥,導致氣道上皮細胞破壞,有害物質如空氣污染物質、吸煙煙霧、微生物等易于通過支氣管黏膜,引發免疫反應及炎癥反應。Clara細胞分布最豐富的位置正是哮喘的主要病變部位,即終末細支氣管和呼吸性細支氣管上皮。Clare細胞分泌蛋白16 (clare cell secretory protein 16,CC16)作為一種內源性抗炎因子,是clare細胞最主要的分泌產物,其具有的抗炎、減少炎細胞浸潤和抑制氣道收縮的生物學特性,與哮喘的發病機制有關。本文就近年來CC16與哮喘的研究進展作一綜述。

1 CC16的結構、分布與生物學特性

1.1 CC16的結構與分布 CC16 基因位于染色體11p12-q13區域,編碼基因約0.6 kb,含3 個外顯子和2 個內含子,其基因表達具有廣泛性、組織特異性及個體差異性。CC16的分子結構是同型二聚體,由兩條相同的多肽鏈反方向平行構成,每條肽鍵由70個氨基酸構成,中間由兩個二硫鍵連接。在人體中,CC16 大量存在于肺上皮細胞襯液中,約為外周血含量的10 000倍,巨大的濃度差促使CCl6由呼吸道進入外周血中[2],故支氣管肺泡膜和毛細血管屏障的完整性是保持兩者平衡的重要因素。CC16在前列腺、孕期子宮和腎臟亦有少量分泌,但含量低于肺部20 倍左右,血清中CC16 幾乎完全來自于肺組織。然而,血清中的CC16水平不僅取決于clare細胞的產生,還可能通過破壞的上皮屏障而泄漏,也取決于腎清除率。此外,多種因素可能影響最終的CC16 血清濃度 (例如,晝夜變化、年齡、種族、大氣條件、過敏原暴露、運動等)[3]。

1.2 CC16的生物學特性 CC16 的確切功能尚未完全闡明,但已知其可以保護呼吸道免受上皮損傷、炎癥和氧化應激,還有抗纖維化、抑制腫瘤等作用亦被證實[3-5]。CC16調節炎癥蛋白的表達和/或活性,如干擾素γ、腫瘤壞死因子α和磷脂酶A2。磷脂酶A2參與花生四烯酸級聯反應,間接控制前列腺素和白三烯的可用性[6]。CC16還可以減弱黏液分泌并抑制Th2型T 細胞分化[7-8]。當出現急性病毒感染時,CC16缺陷的轉基因小鼠更容易發生嚴重的肺部炎癥,Th2細胞因子水平升高,氣道反應性和黏液產生,使病毒持續存在的時間延長[9-10]。有數據顯示消融CC16+骨髓細胞 (bone marrowcells,BMC)延遲了受損氣道的恢復,并表明CC16+BMC 的有益作用部分是由于CC16本身產生的[11]。用CC16敲除小鼠模型進行的實驗表明,CC16具有抗炎作用并且小鼠氣道中低水平CC16表達與氣道炎癥和肺泡損失增加有關[12]。新近研究表明[13],網格蛋白介導的重組CC16攝取通過滅活氣管上皮細胞中的NF-κB 和 p38 MAPK途徑來抑制脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)介導的炎性 MMP-9 的產生。Pang等[14]通過使用霰彈槍蛋白質組學來定義CC16在LPS處理的大鼠氣管上皮細胞中的抗炎作用的蛋白質譜,進而發現rCC16可能通過改變酪氨酸3-單加氧酶、他汀相關蛋白、CARD、eEF1A1、SAHH 和酸性核糖體磷蛋白P0 的表達而起到抗炎效應物的作用。基因敲除研究表明,缺乏CC16的小鼠暴露于高氧和傳染性環境時易感性增加,并發生過度的炎癥反應[15],這些結果表明CC16在維持肺動態平衡方面很重要。

2 CC16與哮喘

2.1 在蛋白水平上 CC16 是具有多方面特征的蛋白質,它被認為既是氣道上皮屏障完整性破壞的標志,又是抗炎反應的共同參與者。血清中低濃度的CC16 與兒童時期的肺功能降低,成年后肺功能加速下降以及氣流受限有關[16]。Johansson等[8]發現,兒童的CC16血漿水平在生后4個月達到高峰,作為一種免疫調節蛋白,其對Th2細胞分化的抑制作用可能在嬰兒變態反應的發病機制中起著重要作用。低濃度血清CC16與既往診斷肺炎和兒童的特應性慢性喘息均有關聯[17]。有學者測定了84 例哮喘患者和12名健康對照者的痰上清液中的CC16和表面活性劑蛋白D (surfactant protein D,SPD)的濃度,也測定了22例哮喘患者支氣管肺泡灌洗液 (bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中的CC16和SPD 水平,并在支氣管活檢中評估了平滑肌面積 (smooth muscle area,SMA),網狀基底膜(reticular basement membrane,RBM)厚度和上皮脫離(epithelial detachment,ED)。與健康對照組相比,嚴重哮喘 (severe refractory asthma,SRA)患者的痰CC16 和SPD 濃度顯著升高。與輕-中度哮喘相比,SRA 中BALF CC16和SPD 水平也較高。CC16 BALF 水平與ED 相關,而SPD BALF水平與SMA 和 RBM 相關,CC16和 SPD 水平在SRA 中上調并且與重塑指數相關,提示這些生物標志物可能在重塑過程中起作用[18]。國內一項調研對中國東北地區的537例兒童 (其中包括147例哮喘患兒和390名非哮喘、非吸煙者的健康兒童)通過多元回歸模型評估,得出哮喘患者尿液的CC16水平和肺功能均低于無哮喘患者的結論[19]。國外對133名既往健康的嬰兒進行前瞻性研究時發現,嬰兒下呼吸道感染時的CC16 尿液水平與進展為兒童哮喘有關[20]。尿液中的CC16水平可能是研究哮喘或肺損傷兒童肺泡上皮完整性的有用工具或生物標志物。

2.2 在基因水平上 1998年Laing首先發現CC16的基因A38G 的多態性差異可能和哮喘的發生有關,初次在基因水平表明CC16與肺疾病相關。Ku等[21]通過一項對38A/38A 基因型的過敏性鼻炎患兒發生哮喘可能性的研究中發現,發生哮喘并攜帶AA 基因型的患有鼻炎的兒童血清CC16水平顯著低于攜帶非AA 基因型和未患哮喘的兒童,這表明CC16 38A/38A 基因型在過敏性鼻炎患兒早期哮喘發生中起作用。Taniguchi等[22]通過對1 086例日本受試者(504例哮喘患者和582名健康受試者)中基因多態性與哮喘的關聯性進行病例-對照分析,得出了38 AA+AG 基因型與較低的拐點 (Dmin)值和較低的血漿CC16水平相關(P=0.012和0.020)。Dmin值與血漿CC16水平呈顯著正相關 (P=0.012),在病例對照研究發現,38AA+AG 基因型與遲發型哮喘明顯相關 (發病年齡＞40 歲;比值比1.63;P=0.016),表明CC16 A38G 多態性可能在無癥狀氣道高反應性中發揮作用,并且有助于遲發型哮喘的發展。但是,一則招募了1 623例哮喘和3 294例對照組的病例研究中,使用95%置信區間的比值比來評估關聯的強度,得出了CC16 基因A38G 多態性與哮喘發病風險無關的結論[23]。

3 討論與展望

盡管諸多流行病學數據將CC16 的表達與哮喘緊密聯系起來,CC16可能是Th1和Th2介導的慢性炎性疾病的下調因子,其減少造成氣道高反應性,并加重慢性哮喘患者的氣道炎癥[24],但仍缺乏支持兩者確切關系的直接證據。同時,CC16已經成為除哮喘之外更多炎癥性肺部疾病的臨床生物標志物。它可以預測重度COPD 患者病情惡化程度,與COPD 肺部和全身應激作用有關[25];Labonté等[26]發現CC16水平在特發性肺纖維化患者中上調,不僅高于非特發性肺纖維化患者的血清水平,還顯示出一定的靈敏度可用于與其他疾病進行鑒別診斷。CC16對閉塞性細支氣管炎具有調節作用,并具有作為預防性治療的潛力[27]。Rivière等[28]通過評估血清CC16濃度在預測系統性硬化癥患者肺部疾病惡化中的價值,發現高CC16 血癥患者發生合并事件的風險顯著高于低CC16 患者。此外,在一項探索性研究中發現,兒童尿液中較低水平的CC16 可能與通過多種途徑暴露于砷有關,圍繞兒童住宅區域的土壤中砷的濃度可能對CC16 產生影響,其程度甚至比飲用水中砷含量還高。該實驗結果強調,CC16 可在低-中等水平的暴露水平下用于評估環境中砷對兒童的早期損害[29]。空氣污染與體內各種形式的CC16含量之間的關系及作用機制是近幾年研究的熱點,而環境因素恰是哮喘發生的最主要誘因之一,是否可以在此基礎上深入探討哮喘與CC16的病理生理機制仍需要進一步研究。CC16作為肺部疾病的外周生物標記物,監測其水平的動態變化對于了解疾病的病因和發展,防治疾病,研發新藥具有重要的臨床價值。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突