轉化生長因子β與支氣管哮喘呼吸道重構相關性的研究進展

黃小琪(綜述)，林英輝(審校)

(廣西中醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院醫(yī)學分子生物學實驗室，南寧 530023)

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種嚴重危害小兒健康的常見病、多發(fā)病。哮喘對兒童健康、學習和生活造成較大影響，對家庭產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟負擔和精神壓力，甚至部分兒童的哮喘還可遷延至成年，成為終身疾患。為此，WHO已將其列入全球防治戰(zhàn)略，研究、防治小兒哮喘也成為研究者醫(yī)療工作者當前的關注熱點。經(jīng)大量臨床和實驗研究肯定后，1994年，WHO出臺了全球哮喘防治創(chuàng)議，明確了吸入糖皮質激素在哮喘治療中的主導地位和作用［1-2］。但這種公認有效的治療方法仍存在一些無法解決的問題，如能否有效終止呼吸道重構過程仍存在爭議，因此有必要對哮喘的研究現(xiàn)狀及治療進展予以綜述。

1 支氣管哮喘與轉化生長因子β

當今普遍認為支氣管哮喘是由嗜酸粒細胞、肥大細胞、淋巴細胞、巨噬細胞等多種炎性細胞參與形成的慢性呼吸道炎性疾?。?-4］。近年來研究者也提出了呼吸道重構學說，認為呼吸道在慢性炎性反復刺激下，除呼吸道壁結構改變和各種炎性細胞浸潤外，還可發(fā)生細胞外基質聚集及玻璃樣變、平滑肌細胞增生、新生血管形成、炎性細胞浸潤和腺體肥大等改變，這種改變稱之為呼吸道重構［5-6］。

呼吸道重構改變了呼吸道的正常結構，必然加重呼吸道高反應性，導致肺功能持續(xù)性與進行性損害。研究者發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合應用吸入糖皮質激素和β2受體激動劑能夠使大多數(shù)哮喘患者癥狀得到控制，但患者肺功能仍隨著病程進展逐漸下降，提示呼吸道重構仍在進展，哮喘并未得到根治［7］。

基于此種認識，越來越多的研究者致力于研究支氣管哮喘呼吸道重構發(fā)生、發(fā)展的機制，以期從中尋找到治療支氣管哮喘的有效途徑。隨著研究范圍和深度的擴展，人們發(fā)現(xiàn)支氣管哮喘其實涉及一個由多種細胞、炎性介質、細胞因子以及多種調控方式參與的龐大調控網(wǎng)絡［3-5］。在這個龐大的網(wǎng)絡中，轉化生長因子 β(transforming growth factor-β，TGF-β)尤為引人注意。

2 呼吸道重構與TGF-β

TGF-β是由兩個結構相同或相近、相對分子質量為12.5×103的亞單位經(jīng)二硫鍵連接的雙體。人TGF-β 主要包括 TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3三種亞型，它們的基因分別定位于染色體19q13.1、1q41和14q23，均含有7個外顯子，核苷酸序列有高度同源性，所編碼的前體分子C端都有9個保守的半胱氨酸［8］。其中TGF-β1主要存在于肺纖維化的上皮細胞、巨噬細胞中，而 TGF-β2、TGF-β3則廣泛存在于正常、炎癥、纖維化肺組織中［6］。因此，研究哮喘的學者們更多地關注TGF-β1。

諸多的研究表明哮喘在發(fā)生、發(fā)展過程中，TGF-β1在各種細胞因子中占有主導地位。其對白細胞介素1、白細胞介素6、腫瘤壞死因子、細胞表面血漿酶，甚至血小板活化生長因子等參與哮喘過程的細胞因子都有復雜的調控功能，在這些細胞因子構成的調控網(wǎng)絡中居于中心地位［5，9］。其次，在肝纖維化等一些纖維化疾病中業(yè)已證明TGF-β1是迄今為止最強的致纖維化因子，因此其對膠原蛋白、透明質酸、蛋白聚糖等致纖維化因子的產(chǎn)生、降解也有直接或間接的調節(jié)作用［10-12］，進而在呼吸道重構中起重要的調節(jié)作用。綜合各種已有的研究結果，研究者認為TGF-β1在哮喘過程中可能存在雙重作用:①它能夠削弱炎性反應。②能夠增強呼吸道重構。在哮喘過程中TGF-β1過高則可能引發(fā)組織纖維化或呼吸道重構，過低則會抑制炎性反應能力的削弱［13-15］。

據(jù)此，有學者提出了TGF-β/表皮生長因子失衡與呼吸道上皮-間充質營養(yǎng)單位再激活學說。此說認為，在肺組織胚胎發(fā)育期存在著呼吸道上皮間充質細胞營養(yǎng)單位，通過調節(jié)TGF-β/表皮生長因子的動態(tài)平衡參與呼吸道的增長和分支過程。在哮喘的發(fā)生過程中，此平衡被打破，TGF-β1大量表達，參與呼吸道上皮損傷與異常修復、肌成纖維細胞增生及基膜下纖維化，引起呼吸道慢性炎癥及呼吸道重構［9］。

3 與呼吸道重構相關的治療

迄今為止，能有效控制支氣管哮喘的主要治療方法，其遏制呼吸道重構的作用卻漸漸受到學者們的質疑。Ghaffar等［16］認為糖皮質激素的基本作用方式是通過下調細胞因子和炎性介質的表達，因此可以間接抑制呼吸道重構。王文建等［1］認為地塞米松可以抑制對呼吸道重構早期起作用的三型膠原的分泌而抑制呼吸道重構，但對晚期的一型膠原的作用甚微。秦鑫等［2］則認為使用糖皮質激素有可能加重呼吸道重構。

研究結果表明，吸入糖皮質激素在哮喘治療中的主導地位和作用雖然得到臨床醫(yī)師的普遍認同，但其不良反應和對呼吸道重構過程的阻遏作用仍有待商榷。為此，學者們仍不斷探索更多、更有效的治療手段。

在這些有意義的探索中，反義寡核苷酸技術無疑最為引人矚目。反義寡核苷酸可特異性地與靶基因或mRNA結合，通過抑制基因轉錄，促進RNA酶H(Rnase-H)清除雜交的mRNA，阻礙mRNA從胞核進入胞質，影響mRNA成熟及阻斷蛋白質翻譯等機制實現(xiàn)基因調控與疾病治療。由于反義寡核苷酸本身的特點，這種治療方式必然是有高度特異性和高度針對性。盡管這種技術有著廣闊的應用前景，但目前其在支氣管哮喘方面的研究和應用仍少見報道。

此外，由于發(fā)現(xiàn)糖皮質醇激素治療的種種缺陷，許多研究者開始致力于中醫(yī)藥治療哮喘的研究。蔣毅等［17］的研究結果顯示，雷公藤多苷抑制對白細胞介素β誘導的TGF-β過度表達可減輕呼吸道重構的發(fā)生。王文建等［18］認為川芎嗪可抑制TGF-β的表達，減少呼吸道壁膠原沉積和平滑肌增生，從而抑制呼吸道重構。王麗新等［19］以止喘膠囊(仙靈脾、巴戟天、蛇床子)對實驗動物進行干預，結果顯示，止喘膠囊可通過阻斷TGF-β的信號轉導，從而阻斷呼吸道重構的發(fā)展。

在前期的實驗研究中，初步驗證了六味地黃丸具有改善哮喘動物呼吸道高反應性即使酸性細胞炎癥的作用［20-21］。隨后，針對六味地黃丸對哮喘動物呼吸道慢性炎癥、呼吸道重構可能產(chǎn)生的干預作用設計了一系列的課題，經(jīng)過長期的研究，證實六味地黃丸對哮喘發(fā)生、發(fā)展的各個靶點存在著干預作用［22-24］。

盡管中醫(yī)藥的治療手段存在著一些爭議，其治療的針對性、特異性仍然飽受爭議，然而臨床療效觀察已經(jīng)充分證實了一些中醫(yī)藥治療手段的有效性［25］。從本課題組成員的研究結果看來，中醫(yī)藥干預治療哮喘同樣具有良好的前景，只是相關的研究有待進一步深入探索。

4 結語

呼吸道重構是繼慢性呼吸道炎癥后研究者們最為關注的支氣管哮喘的疾病機制。研究過程中發(fā)現(xiàn)TGF-β在呼吸道重構的發(fā)生機制中居于中心位置，甚至認為在哮喘的發(fā)生過程中，TGF-β/表皮生長因子失衡會導致TGF-β1大量表達，參與呼吸道上皮損傷與異常修復、肌成纖維細胞增生及基膜下纖維化，引起呼吸道慢性炎癥及呼吸道重構。正因為如此，研究者們以TGF-β為立足點，深入研究了支氣管哮喘的治療方案。

［1］ 王文建，楊莉.地塞米松對哮喘大鼠呼吸道膠原沉積和TGF-β表達的影響［J］.南京醫(yī)科大學學報，2003，23(6):595-597.

［2］ 秦鑫，劉卓拉，李建強.IFN-γ和糖皮質激素對哮喘病人T淋巴細胞中的 TGF-β 的作用［J］.實用醫(yī)學雜志，2006，22(3):292-294.

［3］ Saetta M，Turato G.Airway pathology in asthma［J］.Eur Respir J Supp1，2001，34:18s-23s.

［4］ Bradding P.The role of the mast cell in asthma:a reassessment［J］.Curr Opin Allergy Clin Immunol，2003，3(1):45-50.

［5］ Hirst SJ.Airway smooth muscle cell culture:application to studies of airway wall remodelling and phenotype plasticity in asthma［J］.Eur Respir J，1996，9(4):808-820.

［6］ 戚好文，李毅，宋立強，等.氟伐他汀對哮喘呼吸道重建防治［J］.第四軍醫(yī)大學學報，2002，23(22):2089-2093.

［7］ Haahtela T.Lung function decline in asthma and early intervention with inhaled corticosteroids［J］.Chest，2006，129(6):1405-1406.

［8］ Khalil N，O'Connor RN，F(xiàn)landers KC，et al.TGF-beta 1，but not TGF-beta 2 or TGF-beta 3，is differentially present in epithelial cells of advanced pulmonary fibrosis:an immunohistochemical study［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，1996，14(2):131-138.

［9］ Holgate ST，Davies DE，Puddicombe S，et al.Mechanisms of airway epithelial damage:epithelial-mesenchymal interactions in the pathogenesis of asthma［J］.Eur Respir J Suppl，2003，44:24s-29s.

［10］ Broekelmann TJ，Limper AH，Colby TV，et al.Transforming growth factor beta 1 is present at sites of extracellular matrix gene expression in human pulmonary fibrosis［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，1991，88(15):6642-6646.

［11］ Jordana M，S?rnstrand B，Sime PJ，et al.Immune-inflammatory functions of fibroblasts［J］.Eur Respir J，1994，7(12):2212-2222.

［12］ Gauldie J，Jordana M，Cox G.Cytokines and pulmonary fibrosis［J］.Thorax，1993，48(9):931-935.

［13］ Yamamoto T，Imoto S，Sekine Y，et al.Involvement of NF-kappaB in TGF-beta-mediated suppression of IL-4 signaling［J］.Biochem Biophys Res Commun，2004，313(3):627-634.

［14］ Burgess JK，Johnson PR，Ge Q，et al.Expression of connective tissue growth factor in asthmatic airway smooth muscle cells［J］.Am J Respir Crit Care Med，2003，167(1):71-77.

［15］ Du YC，Xu JY，Zhang SJ.Effects of angiotensin Ⅱ receptor antagonist on expression of collagen Ⅲ，collagen V，and transforming growth factor beta1 in the airway walls of sensitized rats［J］.Chin Med J(Engl)，2004，117(6):908-912.

［16］ Ghaffar O，Christodoulopoulos P，Lamkhioued B.In vivo expression of signal transducer and activator of transcription factor 6(STAT6)in nasal mucosa from atopic allergic rhinitis:effect of topical corticosteroids［J］.Clin Exp Allergy，2000，30(1):86-93.

［17］ 蔣毅，杜永成，劉立新，等.雷公藤多甙下調IL-l誘導的呼吸道上皮細胞 TGF-β的表達［J］.山西醫(yī)科大學學報，2006，37(1):25-28.

［18］ 王文建，楊莉，王西華，等.川芎嗪對大鼠支氣管哮喘模型呼吸道重構的影響及機制［J］.中華結核和呼吸雜志，2004，27(12):833-836.

［19］ 王麗新，吳銀根.止喘膠囊對哮喘大鼠呼吸道TGF-β轉導的干預作用［J］.上海中醫(yī)藥雜志，2005，38(8):50-52.

［20］ 王力寧，李偉偉，李偉芳，等.六味地黃丸協(xié)同吸入比可酮對致敏豚鼠呼吸道反應性及血嗜酸細胞的影響［J］.廣西中醫(yī)藥，2001，24(6):51-54.

［21］ 王力寧，劉含，黃小琪，等.六味地黃顆粒協(xié)同輔舒酮吸入對哮喘大鼠呼吸道炎癥抑制作用的實驗研究［J］.遼寧中醫(yī)雜志，2006，33(1):117-118.

［22］ 王力寧，羅梅芳，黃小琪，等.六味地黃丸(顆粒)對哮喘小鼠糖皮質激素受體mRNA作用的研究［J］.中華中醫(yī)藥雜志，2010，25(9):1393-1397.

［23］ 王力寧，王英，黃小琪，等.六味地黃顆粒對哮喘大鼠呼吸道炎癥的抑制作用及對肺組織干擾素-γ信使RNA表達的影響［J］.中國實驗方劑學，2010，16(10):108-112.

［24］ 黃小琪，陳晶，梁麗英.六味地黃顆粒對哮喘大鼠轉化生長因子-β1影響的研究［J］.廣西醫(yī)科大學學報，2010，27(5):675-677.

［25］ 王力寧.小兒哮喘防治的中西醫(yī)優(yōu)勢互補之展望［C］.中華中醫(yī)藥學會兒科分會第二十七屆全國中醫(yī)兒科學術研討會暨世界中醫(yī)藥學會聯(lián)合會第二屆中醫(yī)兒科國際學術交流大會、中醫(yī)兒科學理論與實踐進展學習班論文匯編，2010:430-434.