PI3K/Akt信号通路在环境内分泌干扰物影响哮喘发作中的作用

傅相均 庹芳旭 唐寅 许洁 俞捷

遵义医学院公共卫生学院（贵州遵义563099）

哮喘作为一种由多种因子所诱导的复杂疾病［1-2］，目前其确切的发病机制尚不完全清楚。关于哮喘发病机制的最经典学说为过敏原诱导的Ⅰ型变态反应［3］，而在过去几十年的流行病学研究中，人们发现哮喘的经典学说并不能合理解释哮喘所呈现出的流行病学特征［4］：目前临床中被广泛认可的哮喘发病机制主要包括经典学说、氧化应激理论和气道神经炎症理论等，其以不同的角度作为切入点，对哮喘的发病机制进行了论述。据相关统计显示，目前世界上哮喘患者总数超过3亿例，而我国哮喘患者约有2 700万例，其发病率和病死率均呈现逐年增长的趋势［5］。虽然通过给予患者规范性的治疗后，大部分患者临床症状得到明显改善，但却并不能逆转和阻止哮喘的自然病程，患者的气道结构最终发生不可逆性的改变，严重威胁了患者的生命安全［6］。为了了解导致哮喘发生的原因，有效提高哮喘患者的临床治疗效果，各界人士们对哮喘的发病机制进行了深入的研究。研究发现［7］，环境内分泌干扰物（environmental endocrine disruptors，EEDs）作为一种与人类的生殖障碍、发育异常、某些免疫系统和神经系统疾病等息息相关的物质，可通过多种途径对哮喘的发生、发展过程造成影响。PI3K/Akt通路作为一种广泛存在细胞中，并且参与到细胞的生长、增殖、分化调节的信号转导通路，有学者提出，其在EEDs对哮喘的影响过程中，也有着重要的作用［8］。虽然目前诸多文献对EEDs与哮喘的发生关系进行了论述，但对于EEDs在哮喘发生中的具体影响方式的研究较少，本文拟就环境内分泌干扰物通过PI3K/Akt信号通路来影响哮喘的发作作用进行综述，从生物医学角度对哮喘的发生机制进行分析，为哮喘的防治及针对性治疗提供新的思路和研究方向。

1 环境内分泌干扰物对哮喘发生的影响

1.1环境内分泌干扰物对下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴的影响下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴（the hypothalamic-pituitaryadrenal axis，HPA or HTPA axis，HPAA）主要用于调控机体糖皮质激素（glucocorticoid，GC）释放，是机体在发生应激反应的主要整合中枢，同时也是生物的神经内分泌免疫网络系统调节机体各类炎症反应的重要途径［9］，目前大量研究证实，哮喘发病的重要因素之一就是HPAA功能发生紊乱，其主要表现为两个方面：一个方面为激素分泌的昼夜节律发生紊乱；另一个方面则为内源性的糖皮质激素分泌相对不足，环境内分泌干扰物对于机体的下丘脑-垂体轴有着较为明显的干扰效果，故而环境内分泌干扰物对于哮喘的发生、发展有着重要的影响［10］。研究［11］发现，壬基酚（nonyl phenol，NP）能够利用对肾上腺的影响，造成HPAA出现负反馈，从而导致机体内分泌紊乱，机体的GC水平明显下降。而PANAGIOTIDOU等［12］也发现，NP染毒试验后的子代小鼠的GC水平明显降低。提示环境内分泌干扰物存在通过影响HPAA进而影响哮喘的参与途径。

1.2 环境内分泌干扰物对细胞因子及炎症细胞的影响在过去较长的一段时间内，医学研究者们均认为环境内分泌干扰物是利用Ⅰ型超敏反应来诱发哮喘的［13］，但是近年来通过对邻苯二甲酸酯暴露人群血液进行相关检查，并未在其血液样本中检测到与邻苯二甲酸酯（Diethylhexyl phthalate，DEHP）相关的特异性IgE，从而提示了其并不直接是哮喘的过敏原，而应该是通过其他作用机制来诱导哮喘发生的［14］。SHIN等［15］通过对妊娠母鼠行DEHP染毒试验显示，DEHP能够减少妊娠母鼠机体内Th2细胞因子。KATO等［16］在一项以大鼠为模型的体外试验中发现，将大鼠暴露在三丁基锡中时，大鼠气道炎症明显加重，结果显示，三丁基锡能够诱导调节性T细胞凋亡。国内周辰等［17］也在其报道中指出，Th17/Treg细胞比例的失衡在哮喘的发生、发展过程中有着重要的意义。故综合最近的研究结果可以发现，环境内分泌干扰物极大可能通过破坏各类炎症细胞因子的平衡从而加重哮喘进程。

2 PI3K/Akt信号通路的活化与调节

磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）可分为3类：其中以Ⅰ类PI3K的研究最为广泛［18-19］，可将其细划分为1A和1B两类，1A包括 PI3Kα/β/δ，而 1B 类则为 PI3Kγ［20］。在 PI3K 信号通路中，丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶（Akt）是其一个极为重要的信号转运分子［21］，当PI3K被细胞表面受体激活后，其膜脂能够在刺激下产生第二信使——磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷脂（PIP3）。在随后的作用过程中，PIP3能够利用与信号蛋白Akt结合作用和PDK1的相互作用来激活Akt，最终促使被活化的Akt能够利用磷酸化的反应来调控下游蛋白，从而达到了对细胞的活化和调节的目的［22］。

3 PI3K/Akt信号通路对细胞周期的调节

PI3K发生过度活化是导致细胞癌变的必要因素之一。PI3K具有激活细胞周期依赖性蛋白激酶-4（CDK-4）和CDK-2的作用，促进细胞快速进入到S期，同时诱导细胞DNA的合成［23］。而Akt通路与mdm2-p53的功能明显相关，由于mdm2是Akt通路下游一个作用底物，而Akt能够快速对其进行磷酸化，从而促进细胞内的Akt-mdm2复合物快速被离解，从而达到了促进p53被降解的效果，间接影响细胞周期的进行［24］。在炎症发生过程中，炎症细胞会分析多种炎症因子，其包括肿瘤坏死因子α（TNF-α），IL-1、IL-6和IL-8等，其能够通过促进细胞增生，迁移和血管生成参与到组织修复和损伤中，临床发现，这些肿瘤因子在多种癌症的肿瘤细胞和基质细胞中均有表达，且阳性患者的预后效果较差［25］。而在炎症发生和发展过程中，细胞异常增生是一个重要的特征，其主要以细胞周期紊乱为主要特征，在这个过程中，炎症细胞能够通过所分泌的TNF-α来激活NF-kB，转录调节cyclin D1表达，加快细胞周期从G0/G1期向着S期转换，从而导致细胞周期调节紊乱，加重患者病情［26］。

4 PI3K/Akt信号通路通过环境内分泌干扰物对哮喘的影响

虽然临床中对于PI3K/Akt信号通路通过内分泌干扰物来影响哮喘发生的机制尚无定论，但大量研究［27］表明，环境内分泌干扰物在哮喘发病过程中的机制主要是利用其自身的特性来诱发机体发生炎症反应，从而大量产生炎性介质和细胞因子，各种物质相互作用，从而引起哮喘的发生［28］。NF-κB 和TNF-α作为常见的炎性介质，其中NF-κB发挥功能的是P50、P65异源二聚体，能够参与到机体免疫防御反应、炎症反应、组织损伤、细胞分化凋亡、肿瘤生长抑制等过程中［29］。在多数细胞内，NF-κB能够与机体的抑制性蛋白IκB等结合，成为无活性的复合物［30］。抑制性蛋白IκB能够磷酸化抑制性蛋白IκBNF-κB，导致其构象发生改变，从NF-κB脱落并活化，而活化后的NF-κB能够在进入到细胞核内后与DNA接触，启动或者抑制有关基因的转录［31］。同时NF-κB也是Akt的下游信号分子，能够在被Akt活化的同时又促进Akt的活化，二者构成正反馈系统，导致信号迅速放大，促使炎症效应发生［32］。而在哮喘发病中，由嗜酸性粒细胞及其产物所引起的气道上皮细胞破坏暴露出C-纤维传入神经末梢，而炎性介质如缓激肽等刺激神经末梢，可能会通过轴突反射逆向传导至传入神经和释放感觉神经肽如SP，NKA和CGRP等，会诱导气道平滑肌收缩、支气管水肿、血浆外渗、过多黏液分泌以及可能的炎症细胞浸润和分泌，从而达到诱发哮喘样的症状［33］。

TNF-α是机体极为常见的一种炎性介质，其能够通过损伤呼吸道血管内皮细胞，破坏机体的凝血-抗凝血平衡，达到促炎症反应的效果［34］。同时其还能够利用对内皮细胞表达黏附分子的诱导效果来达到促进白细胞与内皮细胞黏附的目的［33］。同时Akt是与炎症和白细胞的趋化密切相关的信号分子，TNF-α能够通过损伤呼吸道血管内皮、刺激内皮细胞表达黏附分子和趋化因子，促进机体炎症反应加重，导致哮喘的发生［35］。因此，可以认为PI3K可能通过刺激Akt活化而进一步促进TNF-α表达而参与到哮喘的炎症反应［36］。在哮喘发生的过程中，当环境内分泌干扰物诱发炎症反应，导致大量的免疫细胞进入内皮下，形成非正常免疫细胞并释放多种细胞因子和炎症介质，这些细胞因子进一步促使环境内分泌干扰物激活免疫机制，反复循环，非正常免疫细胞越来越多，导致哮喘不断加重［37］。其中PI3K能够显著激活Akt的活性，进一步促进TNF-α与NF-κB相互依赖性机制显著上调炎症反应，最终促进了哮喘的发生［38］。

综上所述通过免疫系统，以BPA为代表的一类内分泌干扰物可以通过对Treg细胞和相关细胞因子的影响参与哮喘发生，其中调节性T细胞减少和Th17细胞增加都是可能诱发哮喘的重要原因。尽管证据有限，但可以推测EEDs存在通过激活MAPK信号通路从而增加哮喘发生或加重哮喘的可能性，以往的治疗方法大部分是对哮喘症状的缓解及炎症的消除，针对该信号通路采取相应的治疗措施可能更有利于哮喘根本上的缓解和治愈。为了更好的弄清楚EEDs是如何参与机体哮喘的发生发展过程，还有待于更全面更深入的研究去阐明EEDs在多种影响途径中的作用及其机制，以便为哮喘的防治以及治疗提供更有效的更具针对性的思路和方法。

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