糖皮质激素对嗅上皮再生的影响

王丽 余逸群 余洪猛

(复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科 上海 200031)

嗅觉在人类生活中扮演了十分重要的角色，嗅觉障碍会严重影响人们的生活质量。哺乳动物嗅觉系统主要由嗅上皮(olfactory epithelium，OE)、嗅球和嗅皮质组成，OE位于鼻腔上鼻道顶端，将气味分子信号转化为动作电位通过嗅束传导至中枢神经系统的嗅区皮质。人类的嗅觉受体基因群由约1 000种不同的基因组成，不同的嗅觉受体与不同的气味分子结合，受体间又可产生大量不同的组合形式，使人类可以分辨出近1亿种不同的气味刺激[1-2]。

既往研究[3]发现，成年哺乳动物OE具有自我修复功能。在进行嗅神经切断、嗅球摘除以及化学性损伤导致OE嗅觉神经元大量死亡后，嗅觉干细胞能够启动自我修复过程，恢复OE正常结构及功能，OE的再生功能为由于嗅觉神经元缺失导致的嗅觉障碍提供了恢复的可能。在OE中，执行再生功能的细胞被称为基底细胞(basal cell)。从形态上可将基底细胞分为球状基底细胞(global basal cell，GBC)和水平状基底细胞(horizontal basal cell，HBC)。功能执行上，球状基底细胞能够分化成神经元和支持细胞，而只有当球状基底细胞受损或死亡后，水平状基底细胞才会被激活并生成球状基底细胞，进而完成OE的修复或再生[4]。

OE主要分布于鼻黏膜，这有利于对气味的监测，但也使其更易暴露于有毒分子、病原体及过敏原。1个多世纪以来人们普遍认为当炎症发生时，炎症细胞聚集可清除致病微生物，恢复机体正常生理环境。但这种机体自身的免疫保护反应是一把双刃剑，会损伤周围细胞，导致其丧失正常功能[5]。鼻黏膜区域也不例外，鼻黏膜暴露于炎症环境中会受到严重的损伤。人群中慢性鼻窦炎的发病率为5%～15%，这些人中有相当部分人会出现嗅觉功能损伤[6-7]。Raviv等[8]认为，25%的嗅觉障碍病例(超过1 000万人)可归因于慢性鼻窦炎。炎症反应能够调控组织再生[9],最近研究[10]表明炎症反应能够驱动OE的损伤后修复。

目前局部用糖皮质激素(简称激素)是慢性鼻窦炎和鼻息肉的一线治疗用药，在临床上被广泛使用[11]。一项325例患者的meta分析显示[12]，口服激素可显著提高慢性鼻窦炎患者嗅觉评分；使用局部激素喷雾与短期口服激素结合，对鼻窦炎伴嗅觉障碍患者的治疗更有效[11]；另外一些涉及伴有嗅觉功能障碍的鼻窦炎患者的报道[13]发现，口服激素可改善仅手术不能恢复的嗅觉障碍。这些证据与通气道堵塞导致鼻腔、鼻窦疾病患者发生嗅觉功能障碍的普遍观点相矛盾。接受鼻腔手术的患者术后病理结果显示，嗅觉障碍患者嗅黏膜中炎性细胞浸润率很高[14]。同时有强有力的证据支持激素对嗅觉功能的改善作用与其药物抗炎作用有关[15-16]。激素对控制炎症及恢复部分患者嗅觉障碍方面的作用在临床上被证实，但目前很少有人关注局部用激素对OE再生的影响。在成年人的神经系统中，OE表现出很强的神经再生及修复能力[17]。因此，激素在嗅觉障碍恢复及OE再生过程中究竟扮演了怎样的角色呢？

1 激素对OE再生的干扰

Crisafulli等[18]在小鼠鼻腔中注射革兰阴性菌细胞壁脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)，LPS能够通过Toll样受体强力激活内源性免疫反应，进而造成OE损伤。Crisafulli等[18]发现，在小鼠鼻腔局部使用激素合成物地塞米松能够减轻LPS造成的OE损伤；但OE炎性损伤建立后，每天局部注射地塞米松，OE的再生将会受到破坏[18]。LPS能够通过炎性反应严重损伤小鼠OE，但损伤的OE在数周内就能通过增殖再生恢复。当OE未完全损毁时由球状基底细胞对受损OE进行再生修复；当球状基底细胞也受到重大损伤时，执行再生功能的主要是水平状基底细胞。基底细胞在成人OE中起到了嗅觉干细胞的作用，再生分化为新的神经元和支持细胞，恢复OE的结构和功能[19]。

甲巯咪唑是一种对成熟嗅觉神经元具有很强杀伤作用的药物，小鼠腹腔注射甲巯咪唑损伤OE会激活基底细胞增殖分化，修复受损OE[20]；在甲巯咪唑损伤OE后注射地塞米松，受损OE的再生被抑制[18]。体外实验能够将嗅觉神经元细胞与体内炎性环境分离，进一步验证激素对OE再生的作用方式。分离出新生小鼠的OE细胞体外培养形成神经球，在培养液中给予不同浓度的地塞米松，检测嗅觉神经元活性。研究证实地塞米松剂量依赖性地降低了OE神经球的形成，且该作用被激素受体拮抗剂消除，由此可说明地塞米松可直接干扰OE再生，炎性环境可能不是其发生作用的必要条件。

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α) 表达可导致炎性细胞逐渐浸润到OE中，造成OE炎性损伤。Lane等[21]使TNF-α在OE中特异性过表达，构建慢性鼻窦炎小鼠模型，发现在该模型中小鼠OE神经干细胞的增殖受到抑制。且观察到当炎症持续存在时，OE会发生重构；当TNF-α表达被抑制，OE恢复正常的组织形态及功能。而在另一实验[10]中，使用甲硫咪唑损伤小鼠OE后，观察到OE再生过程中伴随着一种急性自限性炎症反应；使用地塞米松后OE再生受到抑制，作者推测该作用可能与地塞米松抑制了再生过程中的急性炎症反应有一定关系。另外最近的一项在脑神经干细胞中的研究[22]发现，甲基泼尼松龙能显著降低神经干细胞的增殖和分化。综上所述，激素对神经干细胞和祖细胞存在普遍影响，而非局限于某一类特定的神经干细胞。

2 激素干扰OE再生的机制

Shimizu等[23]在骨骼肌中的一项研究鉴定出骨骼肌激素受体作用的直接靶基因是REDD1和KLF15，两者可直接抑制雷帕霉素复合物1(mTOR 1)的活性，继而核糖体S6激酶活性降低，导致细胞循环所必须的蛋白质合成减少。Crisafulli等[18]推断在OE受损后使用激素会作用于该受体导致蛋白质合成减少，细胞循环过程受阻，干细胞活性降低。但目前还不清楚蛋白质合成减少与OE中干细胞增殖活性不足的因果关系，为确定该机制，我们需要在此进行进一步的研究，如寻找有效的手段提高mTORC 1活性，恢复蛋白质合成过程，验证地塞米松对神经再生的不利影响是否被消除。但在通过可靠、稳定和特异性干预恢复蛋白质合成方面，缺乏准确的工具，刺激蛋白质合成恢复后是否能改善细胞的再生能力仍不清楚。

Lane等[21]认为OE再生过程所伴随的急性自限性炎性反应是必须的，地塞米松消除了炎性细胞聚集及炎症因子的分泌，阻碍了再生过程所伴随的急性炎性反应发生，进而限制了水平状基底细胞的增殖分化，干扰OE再生。使用TNF-α受体缺陷小鼠重复实验，OE再生能力受到抑制，证实这种急性炎性反应中必须有TNF-α参与。水平状基底细胞中的核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)敲除后OE再生能力受到损害，故NF-κB介导的信号传导对启动水平状基底细胞的再生及分化是至关重要的。

3 GCs新型药物及应用选择

激素是有效的抗炎分子，激素对神经发生的负面影响属于广泛的皮质类固醇副作用。非甾体类抗炎药(nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAID)也可以作为抗炎药物的一大选择，但皮质类固醇类药物仍作为目前首选的局部鼻内用药。在过去的10年中，已经开发出了具有解离效应的新配体，即选择性激素受体激动剂(selective glucocorticoid receptor agonists, SEGRAs)，目的是为了在保留抗炎作用的同时消除其副作用。关于SEGRAs在不同免疫细胞中的作用的文献仍然较少[24]，研究这种化合物如何影响OE再生是很有意义的。

综上所述，我们认为炎症反应和组织再生在OE修复中是相互关联的，激素作为目前临床上主要鼻部抗炎药其对OE再生是否存在干扰及其机制仍存在争议。目前临床上嗅觉障碍患者主要治疗方法为激素冲击疗法，激素冲击疗法对嗅觉障碍患者的有效率有限，Schriever等[25]研究发现病毒感染后嗅觉障碍患者口服激素嗅觉功能改善率为26.6%，使用激素雾化吸入和嗅觉训练治疗感冒后嗅觉障碍有效率为54.2%[26]。了解激素对OE再生的具体作用对于指导临床用药具有重要意义，对其作用机制的进一步探索将为新型药物的开发提供指导。另外有必要提出其他的抗炎治疗的方案来解决鼻黏膜相关疾病中使用激素治疗时所产生的悖论，在有效消除炎症反应的同时保护患者嗅觉功能及OE的再生能力。

嗅觉功能障碍会引起生活质量的显著下降，鼻腔-鼻窦慢性炎症是导致OE损伤的主要原因之一。激素能够减轻炎症反应，临床上观察到其对部分嗅觉障碍患者有改善作用，但其药理作用使其干扰嗅觉水平状基底细胞的增殖分化，导致嗅觉神经元再生减少。反复的炎症反应及激素治疗可能会破坏OE的正常结构，使患者嗅觉功能受损。探究激素对嗅觉神经元再生不利影响的关键靶点，如蛋白质合成途径，可有助于开发辅助治疗策略及寻找能够降低干扰嗅觉神经元再生的新的抗炎治疗途径。