肺生物学标记物与慢性阻塞性肺疾病关系的研究进展

秦碧媛，曾春芳

(四川省德阳市人民医院呼吸内科，四川 德阳 618000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是发病率、致死率均高的慢性气道炎症疾病［1～3］，每年导致数百万人死亡［4］。众所周知，该疾病是环境及基因共同作用导致，吸烟为首要的危险因素［5］，早期仅为生物化学和细胞水平事件，无明显症状，诊断困难，严重威胁人类健康。急性加重期的死亡率增加2.5%［6］，反复急性加重将降低患者的长期生存率［7，8］，因而，寻找能早期诊断COPD，早期发现COPD急性加重的生物标记物成为研究热点。现今，蛋白组学已经广泛运用到生物标记物的研究中［9～11］，新近研究发现，热休克蛋白-27(heat shock protein-27，HSP-27)及亲环蛋白(cyclophilin，CyP)在早期COPD患者中表达升高，具有一定特异性，可早期诊断，干预，改善预后。现就上述两种生物标记物在COPD中的研究进展做一综述。

1 HSP-27

HSP是细胞在一些应激条件下，如热休克，葡萄糖饥饿，或受到病原菌感染时高效表达的一族蛋白。作为一种分子伴侣，它不仅在应激条件下高效表达，在生理情况下，也参与重要细胞生理活动，如蛋白质转位，折叠和装配，协助变性的蛋白重新折叠，或者将无法恢复的蛋白质转移给蛋白质降解系统，使之降解，从而避免进一步伤害，因此HSP对细胞具有保护作用。除此之外，在受到感染和发生自身免疫疾病时，HSP可作为一重要抗原被免疫系统识别，因此在医学方面的作用也日益收到重视。热休克蛋白按分子量可分为 HPS60，HPS70，HSP90，HPS110及 SHPS家族(低分子量热休克蛋白)［12］，HSP-27是低分子量HSP(sHSP)家族中重要的一员。当细胞受到胁迫，如热和氧化应激等，热休克转录因子与热休克蛋白调节元件结合激活HSP-27基因，使HSP-27表达增加并且被磷酸化，磷酸化的HSP-27是一种具有保护细胞功能的活性形式，作为分子伴侣，促进蛋白质正确折叠，维持和保护蛋白质构象［13］，阻止其变性，聚集和沉淀;保护细胞免受自由基，热，缺血等各种应激损失，有抗氧化［14～16］，抗细胞凋亡，抗免疫损伤等作用。应激时，HSP-27被诱导短暂升高，当应激事件终止时，HSP-27可立即下调至正常水平，它只在细胞保护需求增加时表达增加。已有大量研究发现血浆HSP-27在炎性疾病中表达增加，包括急性冠脉综合征及慢性移植肾肾病［17，18］。相较而言，该蛋白表达与 COPD 发生、发展、加重之间的关系正开始成为研究热点。借助某些试验结果，我们认为该生物标记物有助于人类早期发现及评估病情严重程度:①可早期筛查及发现COPD:烟草与COPD的发生发展息息相关，烟草中含有4700化学物质，其中含有的极高浓度的自由基和氧化剂，它们通过氧化应激和炎症机制，促进了COPD 的形成和发展［19，20］。欧阳卿等［21］通过对比研究发现，COPD组肺组织中氧化应激相关酶类较对照组表达水平普遍增高，提示吸烟COPD患者肺组织氧化应激可能强于非COPD吸烟者，再次印证氧化应激是COPD的重要机制。Kelsen等［22］报道吸烟者肺组织中HSP-27表达上调，Hacker等［23］发现，相对于无 COPD的吸烟者，COPD患者血清HSP-27浓度更高;Ruicheng等［24］发现，HSP-27 在吸烟者肺组织中的表达上调，尤其是吸烟伴COPD患者;Jan Ankersmit等［25］针对94名健康的男性和女性吸烟者，研究其高解析度CT扫描、肺功能测试及血液样本，发现HSP-27的水平与CT扫描发现的肺损伤具有显著相关性。认为血液中高水平的HSP-27能预示慢性阻塞性肺病早期阶段的肺损害，而此时肺功能中肺容积的变化可能还在正常范围，因而认为HSP-27的蛋白质有可能成为COPD早期检测的新的血液生物标志物，有助于该疾病早期发现，早期干预，改善疾病的预后。②评估COPD的严重程度:HSP-27具有抗凋亡作用［26］，该作用使其成为内在的免疫调节剂有可能控制COPD的过度炎症介质反应。我们已知，HSP-27随着细胞保护需求增加时表达增加［27］，COPD是慢性炎症性疾病，故而在稳定期及急性加重期其HSP-27都高于正常人群，而急性加重期，HSP-27升高更为明显，这将有助于我们临床中鉴别患者症状加重是急性加重，还是本身肺功能差，甚至是急性左心衰导致。Hacker等［23］研究发现，血清HSP-27水平将随着的COPD严重性而进行性升高，这可能与后期COPD患者肺组织及其他组织释放更多HSP-27入血有关系，我们现在知道，COPD是全身炎症性疾病，但其全身性炎症反应是肺局部炎症反应的“溢出”，还是由于致炎因素(如烟草)在气道和全身合并发生，尚存争议。该实验也许能为“溢出理论”提供某些依据。从HSP-27在稳定期及急性加重期表达差异，现在我们认为血清HSP-27有可能作为COPD新标记物，判断疾病的严重程度，是否存在急性加重，在指导治疗上有重要作用。但因为血清HSP-27在许多具有不良的预后的慢性疾病中表达升高，如恶性肿瘤［28～30］，白血病［27］、肾功能损伤和和心血管疾病等，因此作为一种用于新的生物标记物，还需深入研究，确定它的临界值，以提高临床应用的灵敏性、特异性。

2 CyP

CyP是发现于1984年的一族胞浆蛋白，因其能与免疫抑制剂环孢霉素A(cyclosporinA，CsA)结合而得名，CyP家族在整个蛋白质组中仅占据一部分，但广泛存在，非常保守，具有多功能的特性使CyP在整个细胞生命期内扮演着至关重要的角色。

现有研究发现CyP家族具有多种生物学活性，包括通过催化含脯氨酸的寡肽底物顺反异构作用的肽脯氨酰顺反异构酶(peptidyl-prolylcis-trans isomerases，PPIase)而帮助蛋白质折叠和组装;起到分子伴侣的作用，在应激反应中参与调节信号转导途径［31］，并影响 RNA的剪接过程，参与蛋白质翻译［32］，细胞周期调节及调控细胞应激反应有重要作用［33］，其作用涉及抑制T细胞活化信号的传导、肽基脯氨酸顺反异构酶活性、伴侣分子活性、人类类固醇激素受体的活化调节等。人类的CyP可分为几个亚家族，目前陆续已经大约有130种CyP同源异构体被发现和克隆。

人类亲环蛋白A(CyPA)是由165个氨基酸组成，分子量为18 kDa的胞浆蛋白，存在于细胞质基质中，被首个认为是抗免疫反应药物的胞浆结合蛋白，通过催化脯氨酰肽键的顺反异构化来调节大量蛋白的活性［34～37］，研究显示，CyPA 在缺氧，氧化应激及炎症的诱导下在多个组织中表达增加［38～40］，参与蛋白质折叠、装配与运输，参与免疫抑制，还可介导胆固醇转运，发挥前炎性因子的功能，并且在信号转导中具有重要作用。从而认为CypA在炎症、肿瘤中扮演着重要作用，而氧化应激、炎症正是COPD发病机制中的中心环节，故COPD与CyPA的关系逐渐引起科研人员重视。Ruicheng等［24］研究发现，CyPA在COPD患者肺组织中表达增加，尤其是吸烟的COPD患者中更为明显，同时发现，无论有无COPD，吸烟者的吸烟指数对CyPA的表达没有明显影响。众所周知，烟草通过氧化应激及炎症机制促进了COPD的发生发展，因而，吸烟者肺组织的CyPA表达增加，与氧化应激有密切关系，炎症也起到一定作用。而CyPA的表达在吸烟的COPD患者高于非吸烟者的COPD患者，则说明缺氧和炎症更多参与到了COPD的形成发展中。但鉴于CypA与COPD关系的研究仍较少，它的表达与急性加重是否存在联系，与全身炎症的关系如何，尚未阐明，但初步的实验已经提示该标记物在研究中的广阔前景。

人类亲环蛋白B(CyPB)由208个氨基酸组成，因自身N末端特定信号序列被引导定位至内质网或线粒体中的蛋白。CyPB与CyPA的同源性很高，其核心序列几乎相同，与CyPA有64%的同源性，CyPB可与淋巴细胞结合［41］，调节环孢霉素介导的免疫抑制。Soo-Taek等［42］通过对稳定期COPD患者及急性加重期COPD患者的痰液进行包括CyP B在内的数种生物标记物检测后，发现该生物标记物在稳定期表达不明显而在急性加重期患者的痰液中表达升高。目前其在COPD急性加重期患者中升高的机理尚不明确，有可能CyPB参与了该疾病的形成和发展，也有可能是疾病的产物之一，同理于与炎性反应标记物CRP［43］，CyPB有望成为COPD急性加重的生物标记物之一。

3 展望

HSP-27与CyP具有氧化应激保护，调控炎症的发生、细胞凋亡，抗免疫损伤等作用，近年研究逐渐深入和广泛，有望成为早期诊断及鉴别是否急性加重的简便灵敏的指标，但它们具体的作用机制，调节和影响因素尚不明了，是否能将该生物标记物作为标靶进行干预进而改善疾病的进程更缺乏实验依据，研究前景非常广泛，亟待更多的实验阐明。

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