激素抵抗型哮喘發病機制的研究進展

朱桂萍（綜述） 葉 伶 金美玲（審校）

（復旦大學附屬中山醫院呼吸與危重癥醫學科 上海 200032）

支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種由多種炎性細胞（嗜酸性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞、中性粒細胞、氣道上皮細胞）和細胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。糖皮質激素（glucocorticoid，GC）是治療哮喘的一線藥物，臨床上GC 對大多數哮喘患者有效，但仍有部分患者對GC 治療不敏感，稱為激素抵抗型哮喘。成人激素抵抗型哮喘一般被認為是口服強的松40 mg/d，共用14 天，第一秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in 1 s，FEV1）改善<15%［1-2］。這部分人群雖然所占比例較小，但由于激素治療效果差，患者深受疾病困擾，給個人和社會帶來巨大的經濟負擔，因此激素抵抗型哮喘的發病機制一直備受關注。 糖皮質激素受體（glucocorticoid receptor，GR）異常及組蛋白去乙酰化酶2 活性降低是當前較為公認的導致GS 抵抗的原因，臨床工作中發現感染、肥胖等其他因素與激素抵抗型哮喘的發病密切相關，但有關其導致激素抵抗的機制研究仍較少，是目前研究的熱點。明確激素抵抗型哮喘的發病機制，尋找有效治療靶點，對激素抵抗哮喘的治療具有重要意義。現就近年來激素抵抗型哮喘發病機制的研究進展進行闡述。

GC 抵抗的經典機制吸入糖皮質激素（inhaled corticosteroids，ICSs）作為脂溶性分子，吸入后易擴散到氣道組織，結合并激活胞質中的GR。正常情況下GR 與兩個熱休克蛋白（heat-shock protein，HSP）90 結合，當 GC 與 GR 結合后，GR 被激活，脫掉兩個HSP 90，形成GC-GR復合物。復合物轉入核內并與GC 反應元件（glucocorticoid responsive elements，GRE）上的 DNA 結合區相結合，調控基因表達的轉錄因子如活化蛋白-1（activator protein-1，AP-1）、核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）等，抑制炎癥反應的信號轉導［1，3］。

研究發現GC 抵抗的原因涉及其作用的各個環節，包括GR 的異常、組蛋白去乙酰化酶2 活性降低及轉錄因子的異常等。隨著研究的深入，這些機制在激素抵抗型哮喘中的作用越來越受到肯定。

GR 異常 既往研究表明，GR 異常是激素作用不 敏 感 的 主 要 原 因 。 Goleva 等［2］發 現 GC 抵 抗 與GRα 核易位缺失和 GRβ 表達升高有關，GRβ 抑制了GRα 在GC 反應中的反式激活，削弱了其抗炎作用。GR 磷酸化也是GC 作用不敏感的原因之一。p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38 MAPK）通路激活可使 GR 磷酸化，降低GR 與GC 的親和力、穩定性、核易位及與DNA 的結合能力，而細胞因子如IL-2、IL-4、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）可以激活 p38 MAPK 信 號 通 路 ，降 低 GC 與 GR 的 結 合 力 ，減 弱GC 的作用［4-5］。

新近研究發現了一些可能影響GR 功能的因素。在哮喘小鼠模型中，低氧可以通過激活p38 MAPK 信號通路從而抑制GRα 表達和核易位，且GRα 表達呈時間依賴性下降［6］。膜黏蛋白 1（mucin-1，MUC1）也被證明在激素抵抗型哮喘中有重要作用。與輕度哮喘患者和健康人相比，重度哮喘患者支氣管上皮細胞和外周血中性粒細胞MUC1 表達顯著下降，GR 226 位絲氨酸（GRser226）磷酸化水平增加。在哮喘小鼠模型中，敲除MUC1 后GC 的作用也明顯減弱［7］。另有研究發現GC 可有效抑制TNF-α 刺激人支氣管上皮細胞導致的細胞壞死性凋亡，下調 MUC1 表達可抑制磷酸化 NF-κB p65 的表達和GRα 核易位，減弱GC 的抗壞死性凋亡作用［8］。Lea 等［9］的研究顯示，重度哮喘患者支氣管上皮細胞GRser226 和p38 MAPK 磷酸化水平增高，在人支氣管上皮細胞中，p38 MAPK 抑制劑聯合地塞米松可顯著增加GRα 核易位。隨著研究的深入，GR 在激素抵抗型哮喘發病機制中的作用越來越受到重視和肯定。目前很多研究致力于尋找影響GR功能的因素，恢復GC 作用的敏感性，這可能會成為未來治療激素抵抗型哮喘的有效策略。

組蛋白去乙酰化酶2 活性降低 既往研究表明組蛋白去乙酰化酶 2（histone deacetylase 2，HDAC2）活性降低與 GC 抵抗有關。HDAC2 屬于組蛋白去乙酰化酶家族的Ⅰ類，通過逆轉核心組蛋白的高度乙酰化而在抑制基因表達中起重要作用［10-11］。 近年來研究發現某些因素可能影響HDAC2 的活性。Kim 等［12］研究表明，衣原體、流感嗜血桿菌等感染與哮喘小鼠激素抵抗相關，其作用是 通 過 miR-21/磷 脂 酰 肌 醇 3 激 酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/HDAC2 軸實現的，使用miR-21 或PI3K 抑制劑可恢復HDAC2水平，抑制氣道高反應（airway hyperreactivity，AHR）并恢復糖皮質激素作用的敏感性。反復的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激可誘導哮喘小鼠糖皮質激素抵抗，LPS 刺激后HDAC2 表達顯著下調，導致激素作用不敏感［13］。HDAC2 失活在吸煙哮喘患者的糖皮質激素抵抗中起關鍵作用，在香煙煙霧暴露的哮喘小鼠模型中，煙霧暴露可加重AHR和炎癥細胞浸潤，激活PI3K/蛋白激酶B（AKT）信號通路，降低 HDAC2 表達水平［10］。此外，研究發現與野生型小鼠相比，HDAC2 基因敲除小鼠氣道炎癥和黏液分泌增加，IL-17A 表達水平增加；反之，IL-17A 基因敲除能緩解氣道炎癥及HDAC2 下降水平，在HDAC2 基因敲除小鼠中敲除IL-17A 能緩解HDAC2 敲除導致的氣道炎癥和黏液分泌，說明HDAC2 與IL-17A 之間存在相互調控機制，構成惡性循環，導致哮喘氣道炎癥反應加重及黏液高分泌［11］。以上研究結果均說明了HDAC2 表達水平下調可能是激素抵抗型哮喘發病的一個重要原因，而煙霧以及病原體感染等會影響HDAC2 的活性。通過尋找提高HDAC2 活性的方法可能有助于激素抵抗型哮喘患者的治療。

低Th2 型哮喘與激素抵抗 傳統觀點認為哮喘氣道炎癥通常是Th 細胞2 型介導的免疫反應，以嗜酸性粒細胞為主，對激素治療敏感。但在激素抵抗型哮喘中，Th17、Th1 細胞等非Th2 細胞占主導地位，且常以中性粒細胞為主。因此研究者根據不同Th 細胞引起的炎癥反應將哮喘分為高Th2 型和低 Th2 型［14］，且近年來針對低 Th2 型哮喘中 Th17和Th1 細胞相關細胞因子的研究越來越受到重視。

IL-17 在激素抵抗型哮喘中的作用 IL-17 是一種主要由Th17 細胞產生的細胞因子，其他類型細胞（肥大細胞等）也會產生，IL-17 介導氣道炎癥和氣道重塑，在哮喘中起多效性作用［15］。在臭氧暴露的哮喘小鼠模型中，IL-17A 單克隆抗體可以通過抑制p38 MAPK 信號通路上調GRα，從而改善GC 的作用［16］。此外，研究發現IL-17 與中性粒細胞活性相關，在中性粒細胞哮喘患者支氣管黏膜中，IL-17/22表達增高［17］。IL-17 也可以直接激活馬的外周血中性粒細胞，增加其活性，減少細胞凋亡［18］。臨床上，中性粒細胞哮喘患者常常對GC 不敏感，而IL-17 與中性粒細胞氣道炎癥密切相關。因此在中性粒細胞哮喘患者中，針對IL-17 治療可能是有效的。

Th1細胞因子在激素抵抗型哮喘中的作用 Th1細胞因子 TNF-α、干擾素 γ（Interferon gamma，IFN-γ）在激素抵抗型哮喘中也有重要作用。IFN-γ 可以通過酪氨酸激酶/信號轉導與轉錄激活因子（The Janus kinase/signal transducer and activator of tranions，JAK/STAT）信號通路誘導氣道上皮細胞激素不敏感［19］。LI 等［20］研究發現激素抵抗型哮喘患者誘導痰中IL-27、IFN-γ 表達增高，在肺巨噬細胞中，IL-27/IFN- γ 通 過 髓 樣 分 化 因 子 88（myeloid differentiation factor，MyD88）信號通路介導激素不敏感 AHR，抑制 GRα 核易位。TNF-α 也與激素抵抗相關，在激素抵抗型哮喘小鼠模型中，TNF-α 降低了中性粒細胞氣道炎癥對GC 的敏感性，阻斷TNF-α 可恢復激素作用療效［21］。Britt 等［22］研究發現，TNF-α、IFN-γ 在兒童氣道平滑肌細胞中誘導GC 抵抗，在 GC 存在的情況下，TNF-α/IFN-γ 處理細胞后，NF-κB p65 表達及信號轉導和轉錄激活因子 1（signal transducers and activators of transcription 1，STAT1）磷酸化水平增強，GC 作用療效減弱，其中STAT1 是由IFN-γ 激活的轉錄因子，介導了NF-κB p65 的表達。此外，Mayumi 等［23］發現卵清蛋白特異性Th9 細胞過繼性輸入哮喘小鼠體內，小鼠氣道炎癥以嗜酸性粒細胞為主，GRα 表達正常，但使用地塞米松不能抑制氣道炎癥，提示Th9 細胞可能參與了激素抵抗型哮喘的發病機制。

感染與激素抵抗型哮喘研究發現卵清蛋白構建的哮喘小鼠長期暴露于低劑量流感嗜血桿菌，引起Th2 相關的嗜酸性氣道炎癥向Th17 相關的中性粒氣道炎癥轉變，且長期暴露于流感嗜血桿菌導致Treg 細胞的免疫抑制作用和巨噬細胞的吞噬作用受損，引起哮喘小鼠抗炎和促炎反應失衡，導致黏液分泌增加和氣道重塑加重［24］。衣原體感染可導致哮喘氣道炎癥加重，嗜酸性粒細胞減少，中性粒細胞數目增加，GC 治療不能減輕氣道高反應和中性粒氣道炎癥［12，25］。呼吸道合胞病毒感染也與哮喘加重和GC 抵抗有關，在呼吸道合胞病毒誘導的哮喘小鼠模型中，肺組織和肺巨噬細胞IFN-γ 和IL-27 表達增高，抑制 IFN-γ 和 IL-27 可 以 減 輕 氣 道 高反應、減少巨噬細胞和中性粒細胞的浸潤［26］。

肥胖或高脂飲食與激素抵抗型哮喘肥胖型哮喘被認為是一種新的哮喘表型。用高脂飲食誘導肥胖小鼠，屋塵螨（house dust mite，HDM）構建哮喘模型，小鼠表現出糖皮質激素抵抗的特征，使用激素治療不能有效減輕氣道高反應和氣道重塑。進一步研究發現，HDM 誘導的肥胖哮喘小鼠誘導性一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和精氨酸酶活性增高，與對照組相比，地塞米松不能減少肥胖哮喘小鼠的iNOS 和精氨酸酶的表達，提示肥胖哮喘患者的激素抵抗可能與一氧化氮代謝改變有關［27］。另有研究顯示，普通哮喘小鼠以嗜酸性粒細胞氣道炎癥為主，而HDM 誘導的肥胖哮喘小鼠肺組織和支氣管肺泡灌洗液中巨噬細胞顯著增加，對地塞米松治療不敏感，這種嗜酸性粒細胞到巨噬細胞的轉變可能導致了激素抵抗［28］。此外，研究發現亞油酸代謝物13-S- 二烯酸（hydroxyoctadecadienoic acid，HODE）在哮喘小鼠模型中通過影響NF-κB 的表達導致激素抵抗，抑制NF-κB 可以改善 GC 抵抗，HODE 還可在人支氣管上皮細胞引起GRα 表達下調，從而解釋了肥胖患者易出現激素抵抗的原因［29］。

其他可能的機制

microRNA 與激素抵抗型哮喘 microRNA 是短序列的非編碼RNA 序列，通過調控mRNA 的穩定性和翻譯來調節基因的表達。近年來研究發現microRNA 可能在激素抵抗型哮喘中發揮重要作用。Kivihall 等［30］研究表明，哮喘患者支氣管上皮細胞中miR-146a 水平降低可能有助于哮喘中性粒細胞表型的發展。在體內外哮喘模型中，miR-146a 由炎癥刺激產生，又可通過反饋機制發揮抗炎作用，外源性予以miR-146a 可以增強GC 的作用，有望成為一種新的治療策略［31］。Li 等［32］研究發現中性粒細胞哮喘患者痰中miR-9 表達顯著增高，用IFN-γ/LPS 處理肺巨噬細胞可以誘導miR-9 表達，減弱蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）活性，抑制GRα 核易位，而抑制miR-9 的表達可增加巨噬細胞中 PP2A 活性和 GRα 核易位，增強 GC 作用的效應。激素抵抗型哮喘患者miR-21 血清表達水平明顯高于激素敏感患者，提示可能與激素抵抗相關［33］。更多有關于microRNA 的研究正在進行中，未來很有可能成為激素抵抗型哮喘治療的靶點。

自噬與激素抵抗型哮喘 新近研究發現自噬與中性粒氣道炎癥密切相關。在HDM 誘導的哮喘小鼠模型中，CD11c+細胞特異性自噬相關基因5（autophagy-related gene 5，Atg5）缺失導致自噬通路受損，小鼠自發氣道高反應和嚴重的中性粒細胞氣道炎癥，研究發現樹突狀細胞自噬受損導致小鼠肺部 IL-17A 表達增高，抗 IL-17A 治療可降低 Atg5-/-小鼠的氣道高反應和中性粒細胞氣道炎癥［34］。此外，自噬在重度哮喘與非重度哮喘患者相比，重度哮喘患者痰中性粒細胞和外周血嗜酸性粒細胞自噬水平顯著增高，地塞米松不影響外周血嗜酸性粒細胞自噬水平［35］，自噬也與重度哮喘患者的氣道重塑密切相關，抑制自噬可以減輕過敏性氣道炎癥、氣道高反應和氣道重塑［36］。

結語激素抵抗型哮喘的治療一直是哮喘研究的重點和難點。GR 的改變在激素抵抗型哮喘的發病機制中有至關重要的作用，HDAC2、轉錄因子、自噬、肥胖、microRNA 等多種機制也通過直接或間接的方式進一步加重激素抵抗。未來可以從不同發病機制入手，研發出有效治療激素抵抗型哮喘的藥物或佐劑，以期實現激素抵抗型哮喘治療上的突破。此外，由于哮喘存在不同內型，對激素治療的反應也不盡相同。在哮喘的治療中，當患者出現激素抵抗時，臨床醫師需要考慮哮喘不同內型的存在，通過對哮喘的分型預估激素作用的療效及時調整治療方案，為患者提供更加個體化的治療。

作者貢獻聲明朱桂萍 論文構思、撰寫和修改。葉伶 論文修改。金美玲 寫作指導，論文修改。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。