激素抵抗型哮喘发病机制的研究进展

朱桂萍（综述） 叶 伶 金美玲（审校）

（复旦大学附属中山医院呼吸与危重症医学科 上海 200032）

支气管哮喘（简称哮喘）是一种由多种炎性细胞（嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞）和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。糖皮质激素（glucocorticoid，GC）是治疗哮喘的一线药物，临床上GC 对大多数哮喘患者有效，但仍有部分患者对GC 治疗不敏感，称为激素抵抗型哮喘。成人激素抵抗型哮喘一般被认为是口服强的松40 mg/d，共用14 天，第一秒用力呼气容积（forced expiratory volume in 1 s，FEV1）改善<15%［1-2］。这部分人群虽然所占比例较小，但由于激素治疗效果差，患者深受疾病困扰，给个人和社会带来巨大的经济负担，因此激素抵抗型哮喘的发病机制一直备受关注。 糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）异常及组蛋白去乙酰化酶2 活性降低是当前较为公认的导致GS 抵抗的原因，临床工作中发现感染、肥胖等其他因素与激素抵抗型哮喘的发病密切相关，但有关其导致激素抵抗的机制研究仍较少，是目前研究的热点。明确激素抵抗型哮喘的发病机制，寻找有效治疗靶点，对激素抵抗哮喘的治疗具有重要意义。现就近年来激素抵抗型哮喘发病机制的研究进展进行阐述。

GC 抵抗的经典机制吸入糖皮质激素（inhaled corticosteroids，ICSs）作为脂溶性分子，吸入后易扩散到气道组织，结合并激活胞质中的GR。正常情况下GR 与两个热休克蛋白（heat-shock protein，HSP）90 结合，当 GC 与 GR 结合后，GR 被激活，脱掉两个HSP 90，形成GC-GR复合物。复合物转入核内并与GC 反应元件（glucocorticoid responsive elements，GRE）上的 DNA 结合区相结合，调控基因表达的转录因子如活化蛋白-1（activator protein-1，AP-1）、核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）等，抑制炎症反应的信号转导［1，3］。

研究发现GC 抵抗的原因涉及其作用的各个环节，包括GR 的异常、组蛋白去乙酰化酶2 活性降低及转录因子的异常等。随着研究的深入，这些机制在激素抵抗型哮喘中的作用越来越受到肯定。

GR 异常 既往研究表明，GR 异常是激素作用不 敏 感 的 主 要 原 因 。 Goleva 等［2］发 现 GC 抵 抗 与GRα 核易位缺失和 GRβ 表达升高有关，GRβ 抑制了GRα 在GC 反应中的反式激活，削弱了其抗炎作用。GR 磷酸化也是GC 作用不敏感的原因之一。p38丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38 MAPK）通路激活可使 GR 磷酸化，降低GR 与GC 的亲和力、稳定性、核易位及与DNA 的结合能力，而细胞因子如IL-2、IL-4、肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）可以激活 p38 MAPK 信 号 通 路 ，降 低 GC 与 GR 的 结 合 力 ，减 弱GC 的作用［4-5］。

新近研究发现了一些可能影响GR 功能的因素。在哮喘小鼠模型中，低氧可以通过激活p38 MAPK 信号通路从而抑制GRα 表达和核易位，且GRα 表达呈时间依赖性下降［6］。膜黏蛋白 1（mucin-1，MUC1）也被证明在激素抵抗型哮喘中有重要作用。与轻度哮喘患者和健康人相比，重度哮喘患者支气管上皮细胞和外周血中性粒细胞MUC1 表达显著下降，GR 226 位丝氨酸（GRser226）磷酸化水平增加。在哮喘小鼠模型中，敲除MUC1 后GC 的作用也明显减弱［7］。另有研究发现GC 可有效抑制TNF-α 刺激人支气管上皮细胞导致的细胞坏死性凋亡，下调 MUC1 表达可抑制磷酸化 NF-κB p65 的表达和GRα 核易位，减弱GC 的抗坏死性凋亡作用［8］。Lea 等［9］的研究显示，重度哮喘患者支气管上皮细胞GRser226 和p38 MAPK 磷酸化水平增高，在人支气管上皮细胞中，p38 MAPK 抑制剂联合地塞米松可显著增加GRα 核易位。随着研究的深入，GR 在激素抵抗型哮喘发病机制中的作用越来越受到重视和肯定。目前很多研究致力于寻找影响GR功能的因素，恢复GC 作用的敏感性，这可能会成为未来治疗激素抵抗型哮喘的有效策略。

组蛋白去乙酰化酶2 活性降低 既往研究表明组蛋白去乙酰化酶 2（histone deacetylase 2，HDAC2）活性降低与 GC 抵抗有关。HDAC2 属于组蛋白去乙酰化酶家族的Ⅰ类，通过逆转核心组蛋白的高度乙酰化而在抑制基因表达中起重要作用［10-11］。 近年来研究发现某些因素可能影响HDAC2 的活性。Kim 等［12］研究表明，衣原体、流感嗜血杆菌等感染与哮喘小鼠激素抵抗相关，其作用是 通 过 miR-21/磷 脂 酰 肌 醇 3 激 酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/HDAC2 轴实现的，使用miR-21 或PI3K 抑制剂可恢复HDAC2水平，抑制气道高反应（airway hyperreactivity，AHR）并恢复糖皮质激素作用的敏感性。反复的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激可诱导哮喘小鼠糖皮质激素抵抗，LPS 刺激后HDAC2 表达显著下调，导致激素作用不敏感［13］。HDAC2 失活在吸烟哮喘患者的糖皮质激素抵抗中起关键作用，在香烟烟雾暴露的哮喘小鼠模型中，烟雾暴露可加重AHR和炎症细胞浸润，激活PI3K/蛋白激酶B（AKT）信号通路，降低 HDAC2 表达水平［10］。此外，研究发现与野生型小鼠相比，HDAC2 基因敲除小鼠气道炎症和黏液分泌增加，IL-17A 表达水平增加；反之，IL-17A 基因敲除能缓解气道炎症及HDAC2 下降水平，在HDAC2 基因敲除小鼠中敲除IL-17A 能缓解HDAC2 敲除导致的气道炎症和黏液分泌，说明HDAC2 与IL-17A 之间存在相互调控机制，构成恶性循环，导致哮喘气道炎症反应加重及黏液高分泌［11］。以上研究结果均说明了HDAC2 表达水平下调可能是激素抵抗型哮喘发病的一个重要原因，而烟雾以及病原体感染等会影响HDAC2 的活性。通过寻找提高HDAC2 活性的方法可能有助于激素抵抗型哮喘患者的治疗。

低Th2 型哮喘与激素抵抗 传统观点认为哮喘气道炎症通常是Th 细胞2 型介导的免疫反应，以嗜酸性粒细胞为主，对激素治疗敏感。但在激素抵抗型哮喘中，Th17、Th1 细胞等非Th2 细胞占主导地位，且常以中性粒细胞为主。因此研究者根据不同Th 细胞引起的炎症反应将哮喘分为高Th2 型和低 Th2 型［14］，且近年来针对低 Th2 型哮喘中 Th17和Th1 细胞相关细胞因子的研究越来越受到重视。

IL-17 在激素抵抗型哮喘中的作用 IL-17 是一种主要由Th17 细胞产生的细胞因子，其他类型细胞（肥大细胞等）也会产生，IL-17 介导气道炎症和气道重塑，在哮喘中起多效性作用［15］。在臭氧暴露的哮喘小鼠模型中，IL-17A 单克隆抗体可以通过抑制p38 MAPK 信号通路上调GRα，从而改善GC 的作用［16］。此外，研究发现IL-17 与中性粒细胞活性相关，在中性粒细胞哮喘患者支气管黏膜中，IL-17/22表达增高［17］。IL-17 也可以直接激活马的外周血中性粒细胞，增加其活性，减少细胞凋亡［18］。临床上，中性粒细胞哮喘患者常常对GC 不敏感，而IL-17 与中性粒细胞气道炎症密切相关。因此在中性粒细胞哮喘患者中，针对IL-17 治疗可能是有效的。

Th1细胞因子在激素抵抗型哮喘中的作用 Th1细胞因子 TNF-α、干扰素 γ（Interferon gamma，IFN-γ）在激素抵抗型哮喘中也有重要作用。IFN-γ 可以通过酪氨酸激酶/信号转导与转录激活因子（The Janus kinase/signal transducer and activator of tranions，JAK/STAT）信号通路诱导气道上皮细胞激素不敏感［19］。LI 等［20］研究发现激素抵抗型哮喘患者诱导痰中IL-27、IFN-γ 表达增高，在肺巨噬细胞中，IL-27/IFN- γ 通 过 髓 样 分 化 因 子 88（myeloid differentiation factor，MyD88）信号通路介导激素不敏感 AHR，抑制 GRα 核易位。TNF-α 也与激素抵抗相关，在激素抵抗型哮喘小鼠模型中，TNF-α 降低了中性粒细胞气道炎症对GC 的敏感性，阻断TNF-α 可恢复激素作用疗效［21］。Britt 等［22］研究发现，TNF-α、IFN-γ 在儿童气道平滑肌细胞中诱导GC 抵抗，在 GC 存在的情况下，TNF-α/IFN-γ 处理细胞后，NF-κB p65 表达及信号转导和转录激活因子 1（signal transducers and activators of transcription 1，STAT1）磷酸化水平增强，GC 作用疗效减弱，其中STAT1 是由IFN-γ 激活的转录因子，介导了NF-κB p65 的表达。此外，Mayumi 等［23］发现卵清蛋白特异性Th9 细胞过继性输入哮喘小鼠体内，小鼠气道炎症以嗜酸性粒细胞为主，GRα 表达正常，但使用地塞米松不能抑制气道炎症，提示Th9 细胞可能参与了激素抵抗型哮喘的发病机制。

感染与激素抵抗型哮喘研究发现卵清蛋白构建的哮喘小鼠长期暴露于低剂量流感嗜血杆菌，引起Th2 相关的嗜酸性气道炎症向Th17 相关的中性粒气道炎症转变，且长期暴露于流感嗜血杆菌导致Treg 细胞的免疫抑制作用和巨噬细胞的吞噬作用受损，引起哮喘小鼠抗炎和促炎反应失衡，导致黏液分泌增加和气道重塑加重［24］。衣原体感染可导致哮喘气道炎症加重，嗜酸性粒细胞减少，中性粒细胞数目增加，GC 治疗不能减轻气道高反应和中性粒气道炎症［12，25］。呼吸道合胞病毒感染也与哮喘加重和GC 抵抗有关，在呼吸道合胞病毒诱导的哮喘小鼠模型中，肺组织和肺巨噬细胞IFN-γ 和IL-27 表达增高，抑制 IFN-γ 和 IL-27 可 以 减 轻 气 道 高反应、减少巨噬细胞和中性粒细胞的浸润［26］。

肥胖或高脂饮食与激素抵抗型哮喘肥胖型哮喘被认为是一种新的哮喘表型。用高脂饮食诱导肥胖小鼠，屋尘螨（house dust mite，HDM）构建哮喘模型，小鼠表现出糖皮质激素抵抗的特征，使用激素治疗不能有效减轻气道高反应和气道重塑。进一步研究发现，HDM 诱导的肥胖哮喘小鼠诱导性一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和精氨酸酶活性增高，与对照组相比，地塞米松不能减少肥胖哮喘小鼠的iNOS 和精氨酸酶的表达，提示肥胖哮喘患者的激素抵抗可能与一氧化氮代谢改变有关［27］。另有研究显示，普通哮喘小鼠以嗜酸性粒细胞气道炎症为主，而HDM 诱导的肥胖哮喘小鼠肺组织和支气管肺泡灌洗液中巨噬细胞显著增加，对地塞米松治疗不敏感，这种嗜酸性粒细胞到巨噬细胞的转变可能导致了激素抵抗［28］。此外，研究发现亚油酸代谢物13-S- 二烯酸（hydroxyoctadecadienoic acid，HODE）在哮喘小鼠模型中通过影响NF-κB 的表达导致激素抵抗，抑制NF-κB 可以改善 GC 抵抗，HODE 还可在人支气管上皮细胞引起GRα 表达下调，从而解释了肥胖患者易出现激素抵抗的原因［29］。

其他可能的机制

microRNA 与激素抵抗型哮喘 microRNA 是短序列的非编码RNA 序列，通过调控mRNA 的稳定性和翻译来调节基因的表达。近年来研究发现microRNA 可能在激素抵抗型哮喘中发挥重要作用。Kivihall 等［30］研究表明，哮喘患者支气管上皮细胞中miR-146a 水平降低可能有助于哮喘中性粒细胞表型的发展。在体内外哮喘模型中，miR-146a 由炎症刺激产生，又可通过反馈机制发挥抗炎作用，外源性予以miR-146a 可以增强GC 的作用，有望成为一种新的治疗策略［31］。Li 等［32］研究发现中性粒细胞哮喘患者痰中miR-9 表达显著增高，用IFN-γ/LPS 处理肺巨噬细胞可以诱导miR-9 表达，减弱蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）活性，抑制GRα 核易位，而抑制miR-9 的表达可增加巨噬细胞中 PP2A 活性和 GRα 核易位，增强 GC 作用的效应。激素抵抗型哮喘患者miR-21 血清表达水平明显高于激素敏感患者，提示可能与激素抵抗相关［33］。更多有关于microRNA 的研究正在进行中，未来很有可能成为激素抵抗型哮喘治疗的靶点。

自噬与激素抵抗型哮喘 新近研究发现自噬与中性粒气道炎症密切相关。在HDM 诱导的哮喘小鼠模型中，CD11c+细胞特异性自噬相关基因5（autophagy-related gene 5，Atg5）缺失导致自噬通路受损，小鼠自发气道高反应和严重的中性粒细胞气道炎症，研究发现树突状细胞自噬受损导致小鼠肺部 IL-17A 表达增高，抗 IL-17A 治疗可降低 Atg5-/-小鼠的气道高反应和中性粒细胞气道炎症［34］。此外，自噬在重度哮喘与非重度哮喘患者相比，重度哮喘患者痰中性粒细胞和外周血嗜酸性粒细胞自噬水平显著增高，地塞米松不影响外周血嗜酸性粒细胞自噬水平［35］，自噬也与重度哮喘患者的气道重塑密切相关，抑制自噬可以减轻过敏性气道炎症、气道高反应和气道重塑［36］。

结语激素抵抗型哮喘的治疗一直是哮喘研究的重点和难点。GR 的改变在激素抵抗型哮喘的发病机制中有至关重要的作用，HDAC2、转录因子、自噬、肥胖、microRNA 等多种机制也通过直接或间接的方式进一步加重激素抵抗。未来可以从不同发病机制入手，研发出有效治疗激素抵抗型哮喘的药物或佐剂，以期实现激素抵抗型哮喘治疗上的突破。此外，由于哮喘存在不同内型，对激素治疗的反应也不尽相同。在哮喘的治疗中，当患者出现激素抵抗时，临床医师需要考虑哮喘不同内型的存在，通过对哮喘的分型预估激素作用的疗效及时调整治疗方案，为患者提供更加个体化的治疗。

作者贡献声明朱桂萍 论文构思、撰写和修改。叶伶 论文修改。金美玲 写作指导，论文修改。

利益冲突声明所有作者均声明不存在利益冲突。