肺泡表面活性物质相关蛋白A的研究进展

姚 灵 李南方 姚晓光 努尔古丽

肺泡表面活性物质是分布在肺泡气液交界面的脂蛋白复合物，是维持肺稳态的重要物质，主要由肺泡上皮Ⅱ型细胞 (alveolar epithelial type Ⅱ cells, ATⅡ) 在成熟肺的终末肺泡结构中分泌，其产生、储存、分泌、再循环和分解代谢在人出生时就建立了动态平衡。肺表面活性物质相关蛋白 (surfactant protein, SP) 约占肺泡表面活性物质的10%，包括疏水性蛋白SP-B、SP-C和亲水性蛋白SP-A、SP-D，是维持肺泡表面活性物质稳定和发挥正常生理功能的基础物质。其中肺泡表面活性物质相关蛋白A (surfactant protein A, SP-A) 是肺泡表面活性物质中含量最丰富的蛋白，其在调节免疫、降低炎性反应及维持正常肺功能方面起重要作用，同时参与多种肺部疾病的发生、发展。

一、SP-A的分子构成

SP-A是一个大分子蛋白，其一级结构包括4个功能区域，分别为氨基末端结构域、胶原区、颈区和糖类识别结构域。2个SP-A1分子和1个SP-A2分子相互缠绕形成的三聚体。成熟的SP-A是6个三聚体通过氨基末端结构域的二硫键组成花束样结构的大分子蛋白。

二、SP-A的编码基因与表达调控

目前研究报道的大多数物种只有一个SP-A基因。然而，人类SP-A编码基因位于10号染色体长臂，由两个转录方向相反并且连锁不平衡的功能基因SFTPA1、SFTPA2和一个假基因组成。SFTPA1、SFTPA2这两个功能基因长度约4.5kb，构成的核苷酸序列约94%同源，它们的蛋白质产物SP-A1、SP-A2约96%的氨基酸同源，其主要区别在于胶原样区有不同的氨基酸；此外，信号肽序列、糖类识别结构域也有所不同。SP-A分子结构上的差异可能导致功能上的差异，SP-A1和SP-A2在各种相关细胞因子的产生、表面活性剂分泌的调节、肺泡巨噬细胞吞噬等方面具有不同作用。

人类功能基因序列及其剪接变异体的差异，导致一些转录及翻译的差异，从而控制SP-A1和SP-A2蛋白表达水平。目前已有若干SP-A的调控区域被研究证实，如5′端、近端启动子的300个碱基对、转录起始位点的上游等。SP-A 5′和3′UTR区包含多个调控元件对SP-A1和SP-A2表达及它们的遗传变异体进行调控。此外，一些细胞特异性转录因子和小分子也可与人SP-A的启动子调控序列相互作用影响SP-A的表达。这增加了遗传的复杂性，反映了在进化过程中SP-A基因调控功能的重要性和其在特定的生理病理情况下对蛋白表达水平的影响。

三、SP-A生理作用

SP-A 在肺泡中的主要功能是帮助形成具有高度表面活性的管状髓鞘结构，调节磷脂的合成、分泌和再循环，降低磷脂表面张力，并可对抗肺损伤时释放的血浆蛋白对肺表面活性物质起抑制作用；也可与微生物和微粒子特异性结合, 增强吞噬细胞的吞噬和杀菌能力, 抑制多种细胞因子和炎性介质的合成与释放，抑制T淋巴细胞增生和肺部的过敏反应, 并以此调控肺泡水平的免疫反应。SP-A维持肺泡结构稳定及免疫功能对于维持肺稳态至关重要。

四、SP-A与肺部疾病关系

1.SP-A与肺炎：目前大量研究发现SP-A与多种病原体导致的肺部炎性疾病密切相关。SP-A可与金黄色葡萄球菌细胞外黏附蛋白Eap结合，增强巨噬细胞吞噬和杀菌功能，减轻金黄色葡萄球菌肺炎的严重程度，并且能通过降低肠中caspase-3和Bax/Bcl-2的表达及NF-κB信号通路的激活，减轻金黄色葡萄球菌肺炎对肠损伤的影响[1]。Ledford等[2]发现提示SP-A对于肺炎支原体膜有具有较高的亲和力，可通过干扰EGFR介导的信号转导，减少因肺炎支原体膜刺激而产生的黏蛋白，减轻炎性反应。反之，铜绿假单胞菌的Ⅳ型菌毛可抵抗SP-A的抗菌作用。有动物研究表明，当H9N2亚型禽流感病毒和传染性支气管炎病毒共同感染时血清SP-A水平明显下降[3]。因此，SP-A能与多种细菌、病毒及真菌结合，增强吞噬细胞的吞噬作用及免疫应答，清除各种病原体和凋亡坏死的细胞，下调过敏及炎性反应，反之，肺炎中各种细菌、病毒也可通过多种途径对抗和降低SP-A水平及其功能，从而降低固有免疫，这可能也是肺炎发生和加重的重要原因之一。

2.SP-A与急性肺损伤：急性肺损伤过程中，低氧及炎性反应使肺泡毛细血管通透性增加，板层体和肺泡上皮细胞功能异常。Zhu等[4]研究发现板层体及肺泡上皮细胞损伤可导致小鼠肺组织中SP-A表达降低。而SP-A表达降低又导致急性肺损伤加重。近年来研究发现利拉鲁肽及瘦素可通过TTF-1信号通路上调ATⅡ细胞中SP-A的表达[4]。Guillamat-Prats等[5]研究发现外源性给予ATⅡ细胞可增加SP-A分泌，减少巨噬细胞活化，从而减轻急性肺损伤的严重程度。这些发现提示SP-A与急性肺损伤的发生、发展密切相关，可作为急性肺损伤的严重程度的标志物，并可为急性肺损伤的治疗提供新的可能。

3.SP-A与哮喘:哮喘是以可逆气流阻塞为特征的慢性气道炎症。SP-A可增强肺泡巨噬细胞的吞噬作用和趋化作用，抑制炎性因子和氧化中间产物的产生，并能与树突状细胞相互作用以介导适应性免疫应答，减轻哮喘的炎性反应。Dy等[6]研究发现SP-A还能与哮喘恶化相关的肺炎支原体特异性结合，减少气道黏液分泌，减轻肺部炎症，并能抑制肺炎支原体诱导的嗜酸细胞过氧化物酶释放，降低其对细小气道上皮完整性的损害。Lugogo等[7]研究显示，肥胖哮喘患者SP-A水平降低，外源性补充SP-A可有效减少肺组织嗜酸粒细胞趋化因子和肿瘤坏死因子分泌及改善肺功能下降。目前研究表明对于哮喘患者SP-A表达的检测不仅局限于支气管肺泡灌洗液 (bronchoalveolar lavage fluid, BALF) 及血清中，Soares等[8]在测量呼出气体中小气道蛋白质生物标志物中发现SP-A与成人哮喘患者的气道关闭和小气道功能障碍表型相关。而Larsson等[9]的研究结果显示哮喘患者暴露于桦树花粉后，呼出粒子中SP-A水平比较差异无统计学意义。以上研究表明SP-A在哮喘的发生、发展过程中起重要作用，呼出空气颗粒中SP-A是可能作为无创研究小气道生物学的新标志物，但研究结果尚有争议。

4.SP-A与慢性阻塞性肺疾病：慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是一种以进行性发展、不完全可逆气流受限为主要特征的慢性炎症性疾病。研究显示SP-A通过介导炎性反应、降低气道阻力及维持肺功能稳定，参与COPD的发生、发展，BALF及血清SP-A水平可作为COPD诊断及预后的潜在生物学标志物[10]。然而，关于COPD患者SP-A的表达水平在不同研究、不同样本中结果并不统一。近年来研究发现呼出气体冷凝物(exhaled breath condensate, EBC)、小气道呼出颗粒物浓度等技术可无创性评估测定SP-A水平的新手段。Lin等[11]研究发现，COPD患者中EBC中SP-A水平降低，导致气道阻力增高，FEV1降低，肺功能下降。Lärstad等[12]研究发现COPD患者小气道呼出颗粒物中SP-A水平降低，并与COPD严重程度呈负相关。以上研究结果表明作为气道炎症和气道阻力潜在生物学标志物的SP-A与COPD发生、发展密切相关，且EBC及小气道呼出颗粒中SP-A水平，可能作为评估肺功能及识别、监测COPD无创的新的生物学标志物。

5.SP-A与肺癌：肺癌是恶性肿瘤死亡的主要原因，研究和了解肺癌进展的潜在生物学和分子机制至关重要。SP-A能增强巨噬细胞的趋化性和吞噬功能，使免疫细胞增殖和细胞表面蛋白表达增加，调控M1抗肿瘤相关巨噬细胞的极化，募集和激活NK细胞，以及参与炎症的细胞因子调控和细胞外基质重塑过程，抑制肺癌进展[13]。近年来研究显示SP-A与肺癌的发生、发展密切相关，可能是肺癌的潜在生物学标志物[14]。Beck等[15]发现SP-A是犬肺上皮肿瘤敏感且特异的生物学标志物，与TTF-1或napsin A联合使用，可提高对肺原发肿瘤和肺转移癌的检测。Jin等[16]研究发现在原发性肺腺癌中SP-A的诊断特异性为94.87%，敏感度为60.46%，检测SP-A水平在原发性肺腺癌中的表达有助于判断原发性肺腺癌的预后。Kaczmarek等[17]研究发现检测血清SP-A水平有助于非小细胞肺癌合并恶性胸腔积液的诊断。此外，Jie等[18]研究发现SP-A的表达与EGFR高突变密切相关，可为肺腺癌EGFR-TKI药物治疗的选择提供线索。根据目前研究报道，SP-A可抑制肺癌的进展，可作为肺恶性肿瘤诊断及预后评价的潜在生物学标志物，为肺癌患者的诊断、治疗、预后评价提供新的线索。

6.SP-A与特发性肺纤维化：特发性肺纤维化(idiopathic pulmonary fibrosis, IPF)是以肺泡上皮细胞的损伤及功能异常为特征的慢性、不可逆且预后不良的弥漫性肺纤维化疾病。SP-A表达水平与Ⅱ型肺泡上皮细胞损伤和增生密切相关，有研究表明IPF患者BALF及血清SP-A水平高于非IPF 的间质性肺病，两者均对IPF患者的鉴别诊断及生存预测有重要意义[19]。一些研究表明间质性肺病合并多发性肌炎/皮肌炎、ANCA相关血管炎、结缔组织疾病等患者血清中SP-A水平亦可升高[20～22]。因此，血清SP-A水平被认为对诊断IPF具有良好的敏感度且与疾病进展或病死率密切相关，但特异性较差，可作为IPF预后评价的潜在生物学标志物。

7.SP-A与阻塞性睡眠呼吸暂停：阻塞性睡眠呼吸暂停(obstructive sleep apnea, OSA) 是以上气道完全或不完全塌陷导致反复发作的夜间低氧和高碳酸血症为特征的最常见的睡眠障碍疾病。研究表明SP-A的分泌受外界氧浓度和呼吸运动的影响，氧含量增加和呼吸动度的增加可促进SP-A的分泌。SP-A水平降低可导致炎性反应增加、肺容积及肺功能降低和气道阻力增加。 研究发现OSA患者中血清SP-A水平降低且与OSA的严重程度呈负相关[23]。Lu等[24]研究发现OSA患者中BALF和血清SP-A水平均降低，炎性反应加重且与OSA严重程度呈负相关。

五、展 望

综上所述，血清、BALF和肺组织中的SP-A表达水平已被发现是多种肺部疾病诊断及预后评价的潜在生物学标志物。近年来研究发现呼出冷凝气及小气道呼出颗粒物中SP-A水平，或许可作为提高肺部疾病诊断和预后评价准确性方便快捷无创的新手段，但仍需进一步研究证实。SP-A在维持肺稳态中的重要作用不仅仅局限于降低肺泡表面张力及调控炎性、免疫反应，其还可调控细胞增殖、修复和凋亡，但其分子生物学机制尚不明确，SP-A基因变异及基因调控对SP-A表达以及肺部疾病易感性的影响，以及外源性的补充SP-A是否能为肺部疾病的治疗提供新的线索，有待于进一步研究探索。