PI3K/PKB 通道在肥大细胞介导的过敏性鼻炎中的多重作用

吴欣阳，朱宏岩，吴革平

（1.温州医科大学眼视光医学生物医学工程学院，浙江 温州 325000；2.苏州大学附属张家港医院转化医学中心，江苏 张家港 215600；3.张家港市第一人民医院转化医学中心，江苏 张家港 215600）

最近的研究表明，肥大细胞可以产生和分泌大量的介质，这些介质在引发和维持变应性鼻炎的临床症状中扮演着重要的角色[1]。变应性反应通常分为速发反应（EPR）、迟发反应（LPR）和慢性炎症反应三种阶段，这主要依赖于鼻粘膜暴露在过敏原的程度而定。早期的研究已经明确，肥大细胞介质首要引起变应性鼻炎的速发反应（EPR）。但是，近期越来越多的证据表明，这些介质同样会加剧迟发反应（LPR），并参与变应性鼻炎的慢性炎症。当抗原被Th0细胞识别，它可根据抗原的种类、APC和细胞因子所在的环境逐渐分化为Th1或Th2细胞。Th1细胞的特点是分泌干扰素-γ（IFN-γ），并且能激活细胞调节的免疫反应。Th2淋巴细胞通过分泌各种细胞因子，包括IL-3，IL-4，IL-5，IL-6，IL-9，IL-10，IL-13以及GM-CSF（粒巨噬细胞集落刺激因子）激发了炎症前环境。这些细胞因子（特别是IL-4）维持前Th2环境，通过浆细胞诱导IgE产生，并抑制Th1反应。浆细胞开始产生并释放抗原特异性IgE抗体。这些IgE抗体黏附在肥大细胞其及他的炎症细胞上的Fcε RI（特异关联的IgE受体）上。当再次接触相同的过敏原便会导致Fcε RI的交联、肥大细胞的活化和细胞脱粒。百日咳毒素（PTX）-敏感性Gi/o蛋白的活化是肥大细胞脱粒以及通过IgE介导机制释放再合成的炎症介子的关键步骤。但是长期以来，Gi蛋白和Go蛋白在肥大细胞活化中的作用一直都没有被阐明。最近，Go蛋白在人体肥大细胞系（LAD2细胞）中的机能性作用被确认。实验结果表明，来源于P物质活化细胞LAD2合成的IL-8和TNF-α会被Gao基因敲除显著地抑制，而肥大细胞的脱颗粒却不会受影响。这种效果受Erk和JNK/MAPKs活化信号的调节，然而PI3K-Akt、钙离子调节和细胞核因子的易位并没有改变。本综述主要讨论肥大细胞上（PI3K）/PKB通道上的信号转导机制和它们在变应性鼻炎中的作用。

1 PI3K通道

磷酸脂酰基醇3激酶（PI3K）通过PI3K/AKT/mTOR通道协调细胞反应。因此，PI3K通道直接关系到细胞的休眠、增殖、癌变和寿命。PI3K通道的激活常常在如下的情况发生：生长因子受体或者PIK3CA针对PI3KAalpha的核心译码的活化变异、通过磷酸酯酶的功能丢失和张力蛋白同源物10号染色体的删除、通过蛋白激酶B（PKB/Akt）的上调，或者椎管硬化复合物TSC1/2的损伤。当PI3K被激活，如磷酸化或激活AKT，使其局限在细胞膜上。活化的AKT具有许多功能，比如激活CREB，抑制p27，使FOXO局限在细胞质中，激活PtdIns-3ps[2]和mTOR，这一系列反应可以影响p70或4EBP1的转录。现在已经有许多已知因素可以增强PI3K/AKT通道，包括EGF，shh，IGF-1，胰岛素和钙调素（CaM）。同时，这个通道也被多种因素拮抗，包括PTEN[3]，GSK3B和HB9[4]。在许多癌症中，这条通道过度活跃，从而减少了细胞凋亡并促使肿瘤细胞无限增殖。但是，PI3K通道对于在干细胞尤其是神经干细胞方面的生长和增殖方面是必不可少的。目前，现实的难题是找到合适的增殖和分化比例，因此，研究人员正试图尽快确定这个平衡点，从而发展各种治疗方法。另外，这条通道已经被证实在神经长效保护作用中是必要的组成部分。

2 PI3K通道调节MC介子

2.1 组胺

作为研究的最多的MC介子，组胺在高尔基体中通过组氨酸去碳酸基形成，并储存在肥大细胞颗粒和嗜碱粒细胞中。当肥大细胞接触一个特异的抗原，组胺就会以一个钙离子依赖性脱颗粒的方式被释放。在鼻过敏原激发之后的即时和3～11 h之间，鼻分泌物中的组胺水平会以一个双峰的模式升高，持续约1 min。这些反应都发生在它的受体细胞和外周血白细胞，包括嗜酸粒细胞，嗜中性粒细胞，CD4+T细胞，嗜碱粒细胞和肥大细胞中发生。现在认为，存在三种经典的组胺受体亚型（H1，H2，H3）和一种新亚型H4。这些由组胺引起的变应性疾病症状，主要是通过H1受体之间的相互作用引起的。H2受体参与胃酸的产生，以及从某种程度上参与呼吸道的症状反应。H3受体与控制组胺的产生和从神经组织中的释放都有很大的关联。虽然H4受体的临床作用尚未被确定，但它在结构和功能上似乎与H3受体有重叠。最近的研究显示，肥大细胞中组胺H4受体的表达可以调节炎症前细胞因子和趋化因子的释放，例如集落细胞刺激因子TNF-α和白细胞介素IL-8。研究者发现，TNF-α和IL-8的释放会被PI3K，ERK和Ca2+-Calcineurin-NFAT信号通道的抑制剂所抑制，同时，炎症前因子和趋化因子的释放却会被P38信号通道的抑制剂促进。但是，JNK和NF-κB信号通道的抑制剂对炎症前因子的表达却几乎没有影响。此外，H4R的活化会引发肥大细胞中ERK，p38和AKT的磷酸化。这些证据都证明H4R能够通过PI3K，Ca2+-Calcineurin-NFAT和MAPKs信号通道调节人体细胞中TNF-α和IL-8的释放。

2.2 神经生长因子（NGF）

肥大细胞合成并储存NGF。在变应性鼻炎患者的鼻腔分泌物当中也发现NGF水平上升。NGF是C纤维的神经营养素。大量的证据表明，NGF能够通过调节离子通道，例如TRPV1感受器使主要的神经元致敏[5]。TRPV1的活化作用可以导致例如SP和CGRP这些神经肽释放。这些神经肽可能相应地增强组织对过敏原的高应答性。神经生长因子（NGF）尽管作为一种明确定性的神经营养因素，它同时仍参与影响肥大细胞的生长、分化和功能。这种观点得到了近期研究的证实。研究表明，NGF可以引起PMCs以剂量依赖性方式发生趋化运动，同时会伴随着PMCs显著的形态变化以及纤维型肌动蛋白的分布，而这些反应本来是完全被肌动蛋白聚合抑制剂、肉毒杆菌毒素的预处理抑制的。由于腹膜肥大细胞（PMCs）通过酪氨酸激酶表达NGF的高亲和力受体（TrkA），作者解读了NGF/TrkA信号的下游感受器，结果也显示，NGF会迅速地激活丝裂原活化激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），同时它又是MAPK和PI3K阻止细胞迁移的特效抑制剂。在充满PMCs和成纤维细胞的共同培养基中，这种培养基在生物逻辑上可以激活NGF。可以观察到 PMCs定向迁移到成纤维细胞，而抗NGF多克隆抗体却可以显著地抑制了PMCs的迁移。这些发现表明NGF介导的PMCs的趋化运动是随着TrkA的活化作用，通过MAPK和PI3K的两条信号通道进行的。因此，产生在局部的NGF在过敏性和非过敏性炎症状态下肥大细胞的蓄积中可能起到重要的作用。

2.3 白细胞介素-6

白细胞介素-6是一种众说周知的促炎因子及免疫调控的细胞因子。IL-6基因在维持炎症反应中具有重要的作用。IL-6基因目前有两种功能性蛋白——具有细胞活素机能的分泌C终端肽和具有细胞循环调控功能的N终端产物。血清slL-6R水平在哮喘病人体内上升[6]，说明IL-6很有可能参与过敏性炎症的发病机理。通过IL-6预处理的肥大细胞能够很大程度地上调由IgE介导的组胺的释放。这些观察所得的情况说明IL-6与肥大细胞调控的炎症有非常密切的关系。近期的研究表明，microRNA-223对肥大细胞中的IL-6分泌物具有调节作用，而潜在的分子机制也在进一步被研究。这些结果显示，p-AKT和IGF1R水平会随着肥大细胞中miR-223的下降调节而上升。另外，PI3K特效抑制剂LY294002会减少IL-6的分泌。在miR-223表达的肥大细胞中，加入IGF1共孵化会导致IL-6的分泌。所有这些都表明miR-223能通过抑制IGF1R/PI3K信号通道减少肥大细胞中的IL-6分泌物[6-10]。

2.4 钙

相当多的数据表明，上调细胞内的钙离子聚集是肥大细胞活化作用所必须的，这种调节同样在鼻粘膜的病理性改变和AR的病理生理过程中发挥核心作用。利用二氧化碳的肥大细胞治疗可以通过抑制细胞内的钙水平来抑制细胞脱颗粒。迄今为止，已经有许多系列的证据表明，PI3K/AKT信号通道在肥大细胞的成熟和活化中具有必不可少的地位，而PI3K/AKT通道的抑制剂LY294002会阻止肥大细胞的脱颗粒化和活化[11]。那么，增加细胞内的钙离子聚集是否与PI3K/AKT信号通道有关？这个问题已经被连续的研究解答。KCa3.1对维持细胞内钙聚集具有重要的作用，已经被证明是肥大细胞募集和活化所必需。当P815细胞系与LV-KCa3.1-shRNA相接触，KCa3.1的表达水平会大大降低。与此同时，磷酸化AKT，类胰蛋白酶，IL-6和IL-8同样会减少[12]。这些结果显示，LV-KCa3.1-shRNA对于肥大细胞的作用可能会通过PI3K/AKT信号通道而调节。

3 总 结

如今，变应性鼻炎被公认是一种复杂的病症，涉及多重和反复的免疫活化过程。MC在AR进展的各个阶段都具有重要的作用。PI3K信号通道在MC的活化和MC介导的分泌中发挥着重要的作用。虽然过去十年中，在变应性鼻炎的治疗进程中已经取得的重大的进展，但对于患者的长效防护和预防过敏症状，现行的治疗模式还有很大的局限性。随着变应性鼻炎的发病机理逐渐被阐明，治疗上的进步仍在继续。鉴于PI3K信号通道在调节变应性鼻炎发病机理中的重要地位，针对PI3K信号通道的靶向治疗似乎特别具有广阔的发展前景，并且很有可能最终实现对变应性鼻炎这种流行疾病的预防与治愈。

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