Clare细胞分泌蛋白在支气管哮喘中的研究进展

栾雪 池永学

延边大学附属医院儿科,延吉133000

全世界约有3.34亿人患有支气管哮喘 (哮喘),此病是最常见的慢性非传染性疾病之一[1]。据全球哮喘防治创议 (global initiative for asthma,GINA)指南预计,2025年全球哮喘患者将增加至4亿。近期研究认为哮喘的本质仍然是气道炎症,导致气道上皮细胞破坏,有害物质如空气污染物质、吸烟烟雾、微生物等易于通过支气管黏膜,引发免疫反应及炎症反应。Clara细胞分布最丰富的位置正是哮喘的主要病变部位,即终末细支气管和呼吸性细支气管上皮。Clare细胞分泌蛋白16 (clare cell secretory protein 16,CC16)作为一种内源性抗炎因子,是clare细胞最主要的分泌产物,其具有的抗炎、减少炎细胞浸润和抑制气道收缩的生物学特性,与哮喘的发病机制有关。本文就近年来CC16与哮喘的研究进展作一综述。

1 CC16的结构、分布与生物学特性

1.1 CC16的结构与分布 CC16 基因位于染色体11p12-q13区域,编码基因约0.6 kb,含3 个外显子和2 个内含子,其基因表达具有广泛性、组织特异性及个体差异性。CC16的分子结构是同型二聚体,由两条相同的多肽链反方向平行构成,每条肽键由70个氨基酸构成,中间由两个二硫键连接。在人体中,CC16 大量存在于肺上皮细胞衬液中,约为外周血含量的10 000倍,巨大的浓度差促使CCl6由呼吸道进入外周血中[2],故支气管肺泡膜和毛细血管屏障的完整性是保持两者平衡的重要因素。CC16在前列腺、孕期子宫和肾脏亦有少量分泌,但含量低于肺部20 倍左右,血清中CC16 几乎完全来自于肺组织。然而,血清中的CC16水平不仅取决于clare细胞的产生,还可能通过破坏的上皮屏障而泄漏,也取决于肾清除率。此外,多种因素可能影响最终的CC16 血清浓度 (例如,昼夜变化、年龄、种族、大气条件、过敏原暴露、运动等)[3]。

1.2 CC16的生物学特性 CC16 的确切功能尚未完全阐明,但已知其可以保护呼吸道免受上皮损伤、炎症和氧化应激,还有抗纤维化、抑制肿瘤等作用亦被证实[3-5]。CC16调节炎症蛋白的表达和/或活性,如干扰素γ、肿瘤坏死因子α和磷脂酶A2。磷脂酶A2参与花生四烯酸级联反应,间接控制前列腺素和白三烯的可用性[6]。CC16还可以减弱黏液分泌并抑制Th2型T 细胞分化[7-8]。当出现急性病毒感染时,CC16缺陷的转基因小鼠更容易发生严重的肺部炎症,Th2细胞因子水平升高,气道反应性和黏液产生,使病毒持续存在的时间延长[9-10]。有数据显示消融CC16+骨髓细胞 (bone marrowcells,BMC)延迟了受损气道的恢复,并表明CC16+BMC 的有益作用部分是由于CC16本身产生的[11]。用CC16敲除小鼠模型进行的实验表明,CC16具有抗炎作用并且小鼠气道中低水平CC16表达与气道炎症和肺泡损失增加有关[12]。新近研究表明[13],网格蛋白介导的重组CC16摄取通过灭活气管上皮细胞中的NF-κB 和 p38 MAPK途径来抑制脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)介导的炎性 MMP-9 的产生。Pang等[14]通过使用霰弹枪蛋白质组学来定义CC16在LPS处理的大鼠气管上皮细胞中的抗炎作用的蛋白质谱,进而发现rCC16可能通过改变酪氨酸3-单加氧酶、他汀相关蛋白、CARD、eEF1A1、SAHH 和酸性核糖体磷蛋白P0 的表达而起到抗炎效应物的作用。基因敲除研究表明,缺乏CC16的小鼠暴露于高氧和传染性环境时易感性增加,并发生过度的炎症反应[15],这些结果表明CC16在维持肺动态平衡方面很重要。

2 CC16与哮喘

2.1 在蛋白水平上 CC16 是具有多方面特征的蛋白质,它被认为既是气道上皮屏障完整性破坏的标志,又是抗炎反应的共同参与者。血清中低浓度的CC16 与儿童时期的肺功能降低,成年后肺功能加速下降以及气流受限有关[16]。Johansson等[8]发现,儿童的CC16血浆水平在生后4个月达到高峰,作为一种免疫调节蛋白,其对Th2细胞分化的抑制作用可能在婴儿变态反应的发病机制中起着重要作用。低浓度血清CC16与既往诊断肺炎和儿童的特应性慢性喘息均有关联[17]。有学者测定了84 例哮喘患者和12名健康对照者的痰上清液中的CC16和表面活性剂蛋白D (surfactant protein D,SPD)的浓度,也测定了22例哮喘患者支气管肺泡灌洗液 (bronchoalveolar lavage fluid,BALF)中的CC16和SPD 水平,并在支气管活检中评估了平滑肌面积 (smooth muscle area,SMA),网状基底膜(reticular basement membrane,RBM)厚度和上皮脱离(epithelial detachment,ED)。与健康对照组相比,严重哮喘 (severe refractory asthma,SRA)患者的痰CC16 和SPD 浓度显著升高。与轻-中度哮喘相比,SRA 中BALF CC16和SPD 水平也较高。CC16 BALF 水平与ED 相关,而SPD BALF水平与SMA 和 RBM 相关,CC16和 SPD 水平在SRA 中上调并且与重塑指数相关,提示这些生物标志物可能在重塑过程中起作用[18]。国内一项调研对中国东北地区的537例儿童 (其中包括147例哮喘患儿和390名非哮喘、非吸烟者的健康儿童)通过多元回归模型评估,得出哮喘患者尿液的CC16水平和肺功能均低于无哮喘患者的结论[19]。国外对133名既往健康的婴儿进行前瞻性研究时发现,婴儿下呼吸道感染时的CC16 尿液水平与进展为儿童哮喘有关[20]。尿液中的CC16水平可能是研究哮喘或肺损伤儿童肺泡上皮完整性的有用工具或生物标志物。

2.2 在基因水平上 1998年Laing首先发现CC16的基因A38G 的多态性差异可能和哮喘的发生有关,初次在基因水平表明CC16与肺疾病相关。Ku等[21]通过一项对38A/38A 基因型的过敏性鼻炎患儿发生哮喘可能性的研究中发现,发生哮喘并携带AA 基因型的患有鼻炎的儿童血清CC16水平显着低于携带非AA 基因型和未患哮喘的儿童,这表明CC16 38A/38A 基因型在过敏性鼻炎患儿早期哮喘发生中起作用。Taniguchi等[22]通过对1 086例日本受试者(504例哮喘患者和582名健康受试者)中基因多态性与哮喘的关联性进行病例-对照分析,得出了38 AA+AG 基因型与较低的拐点 (Dmin)值和较低的血浆CC16水平相关(P=0.012和0.020)。Dmin值与血浆CC16水平呈显著正相关 (P=0.012),在病例对照研究发现,38AA+AG 基因型与迟发型哮喘明显相关 (发病年龄＞40 岁;比值比1.63;P=0.016),表明CC16 A38G 多态性可能在无症状气道高反应性中发挥作用,并且有助于迟发型哮喘的发展。但是,一则招募了1 623例哮喘和3 294例对照组的病例研究中,使用95%置信区间的比值比来评估关联的强度,得出了CC16 基因A38G 多态性与哮喘发病风险无关的结论[23]。

3 讨论与展望

尽管诸多流行病学数据将CC16 的表达与哮喘紧密联系起来,CC16可能是Th1和Th2介导的慢性炎性疾病的下调因子,其减少造成气道高反应性,并加重慢性哮喘患者的气道炎症[24],但仍缺乏支持两者确切关系的直接证据。同时,CC16已经成为除哮喘之外更多炎症性肺部疾病的临床生物标志物。它可以预测重度COPD 患者病情恶化程度,与COPD 肺部和全身应激作用有关[25];Labonté等[26]发现CC16水平在特发性肺纤维化患者中上调,不仅高于非特发性肺纤维化患者的血清水平,还显示出一定的灵敏度可用于与其他疾病进行鉴别诊断。CC16对闭塞性细支气管炎具有调节作用,并具有作为预防性治疗的潜力[27]。Rivière等[28]通过评估血清CC16浓度在预测系统性硬化症患者肺部疾病恶化中的价值,发现高CC16 血症患者发生合并事件的风险显著高于低CC16 患者。此外,在一项探索性研究中发现,儿童尿液中较低水平的CC16 可能与通过多种途径暴露于砷有关,围绕儿童住宅区域的土壤中砷的浓度可能对CC16 产生影响,其程度甚至比饮用水中砷含量还高。该实验结果强调,CC16 可在低-中等水平的暴露水平下用于评估环境中砷对儿童的早期损害[29]。空气污染与体内各种形式的CC16含量之间的关系及作用机制是近几年研究的热点,而环境因素恰是哮喘发生的最主要诱因之一,是否可以在此基础上深入探讨哮喘与CC16的病理生理机制仍需要进一步研究。CC16作为肺部疾病的外周生物标记物,监测其水平的动态变化对于了解疾病的病因和发展,防治疾病,研发新药具有重要的临床价值。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突