Lyn激酶介導(dǎo)的信號(hào)途徑與支氣管哮喘氣道黏液高分泌

羅德玉 綜述，李國平 審校

(瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院呼吸一科，四川瀘州 646000)

支氣管哮喘(簡稱哮喘)是一種以氣道高反應(yīng)、嗜酸性粒細(xì)胞(EOS)浸潤為主要特征的氣道慢性非特異性炎癥性疾病。大量研究發(fā)現(xiàn)哮喘黏液高分泌與慢性炎癥和氣道重塑有關(guān)，杯狀細(xì)胞增生和黏液高分泌是哮喘氣道重塑的特征之一。過量黏液產(chǎn)生、黏液清除力下降、黏液栓的形成，是重癥患者發(fā)病與死亡率增加的主要原因[1]。現(xiàn)在哮喘黏液分泌機(jī)制研究主要集中在炎癥介質(zhì)如何導(dǎo)致慢性黏液高分泌方面，以往認(rèn)為哮喘的炎癥與Th1/Th2失衡有關(guān)，活化的CD4+T淋巴細(xì)胞會(huì)釋放IL-4、IL-5、IL-9、IL-13等各種趨化因子，如調(diào)節(jié)T細(xì)胞活化分泌的RANTES和嗜酸性粒細(xì)胞單核細(xì)胞趨化因子(MCP)-1，從而引起氣道黏液的高分泌[2]。

受體和非受體酪氨酸蛋白激酶都是調(diào)節(jié)許多細(xì)胞生長、分化、凋亡、遷移、免疫反應(yīng)等信號(hào)途徑中必不可少的酶，在免疫應(yīng)答、炎性反應(yīng)等的過程中起著重要作用。Lyn激酶是非受體酪氨酸激酶Src家族成員之一，它與多種信號(hào)途徑有關(guān)，參與哮喘的炎癥與氣道重塑，具有正面和負(fù)面調(diào)節(jié)細(xì)胞信號(hào)的雙向調(diào)節(jié)作用。近來研究發(fā)現(xiàn)，Lyn基因敲除鼠哮喘模型生存率下降，較正常小鼠哮喘模型出現(xiàn)更為明顯的變態(tài)反應(yīng)、炎癥、Th2免疫應(yīng)答、血清高IgE水平，表明Lyn激酶是一個(gè)重要的陰性調(diào)節(jié)Th2免疫應(yīng)答的激酶，部分研究還發(fā)現(xiàn)Lyn激酶抑制多肽能抑制嗜酸性細(xì)胞氣道炎癥，但其具體調(diào)節(jié)作用不明[3]。本文就Lyn激酶介導(dǎo)的信號(hào)途徑與哮喘氣道黏液高分泌的關(guān)系綜述如下。

1 氣道正常分泌與高分泌

1.1 氣道正常分泌 一般情況下，支氣管黏膜只分泌少量黏液，濕潤呼吸道黏膜，保護(hù)小氣道，防止其脫水和損傷。氣道黏液是一種膠狀的液體，是氣道上皮細(xì)胞的物理屏障。氣道黏液主要成分為黏蛋白(MUC)，MUC是一種高度糖基化的蛋白質(zhì)，其相對(duì)分子質(zhì)量約為500×103，氣道MUC主要包括MUC2、MUC4、MUC5AC、MUC5B，其中MUC5AC和MUC5B為分泌型黏蛋白，MUC5AC主要表達(dá)于氣道杯狀細(xì)胞，其水平高低代表了杯狀細(xì)胞的增生程度，MUC5B主要表達(dá)于黏膜下腺體[4]。

1.2 哮喘黏液高分泌的特點(diǎn) 黏液高分泌是氣道上皮杯狀細(xì)胞增生和黏膜下腺體肥大等病理變化的結(jié)果，過度的黏液產(chǎn)生和黏液清除下降將導(dǎo)致黏液在氣道聚集和阻塞氣道，也會(huì)導(dǎo)致明顯咳嗽與呼吸困難。哮喘患者炎癥細(xì)胞的聚集，上皮細(xì)胞的壞死脫落，氣道上皮細(xì)胞下的纖維化，支氣管平滑肌肥大及腺體增生，黏液分泌亢進(jìn)，形成黏液栓，是哮喘死亡的重要因素。輕度、中度哮喘患者的黏液中富含MUC5AC，而致死性哮喘患者明顯表現(xiàn)出MUC5AC和MUC5B的高表達(dá)[5]。

2 Lyn激酶介導(dǎo)的信號(hào)途徑與哮喘

Lyn激酶具有廣泛的調(diào)節(jié)作用，可通過Lyn/PI3K/Akt途徑、Smad途徑和STAT信號(hào)途徑調(diào)節(jié)哮喘的炎癥變態(tài)反應(yīng)。

2.1 PI3K/Akt信號(hào)途徑 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子，它通過催化磷脂酰肌醇發(fā)生磷酸化而將活化信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)。正常情況下，由其活化而產(chǎn)生的類脂產(chǎn)物有3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，4，5)P3]和3，4-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，4)P2]、3，5-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，5)P2]。其中PI(3，4，5)P3是Akt 轉(zhuǎn)位于細(xì)胞膜并被活化所必需的。Akt是相對(duì)分子質(zhì)量約為57 ku的絲/蘇氨酸蛋白激酶，目前已發(fā)現(xiàn)的Akt家族成員包括：Akt1、Akt2、Akt3。

研究顯示，在哮喘動(dòng)物模型及哮喘患者中存在P13K/Akt通路的異?；罨琍I3K/Akt信號(hào)通路在嗜酸性粒細(xì)胞、T細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞的激活和免疫反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用[6]。有研究表明，表皮生長因子(EGFP)可誘導(dǎo)黏液腺化生并引起MUC5AC的過度表達(dá)，此外EGFP還能激活細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)激酶(ERK)1/2及其下游的Akt激酶和PI3K[7]。在反流性食管炎中，通過PI3K/Akt/AP-1途徑結(jié)合膽汁酸能調(diào)節(jié)食道中MUC5AC的表達(dá)[8]。在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，用PI3K抑制劑LY294002能抑制由IL-13介導(dǎo)的MUC2基因的表達(dá)，進(jìn)而減少細(xì)胞MUC的產(chǎn)生；在小鼠哮喘模型中，使用PI3K抑制劑LY294002抑制P13K信號(hào)傳導(dǎo)通路，可減輕氣道高反應(yīng)性，減輕氣道、周圍肺組織及血管周圍的炎癥細(xì)胞的浸潤，抑制黏液的過度分泌，能顯著減少IL-4、IL-13等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，減輕支氣管黏膜杯狀細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的增生；另外，在PI3K基因敲除鼠哮喘模型中，基因敲除鼠氣道炎癥和結(jié)構(gòu)重塑明顯低于正常小鼠哮喘模型，這一變化可能與其Smad2/3和轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β的減少有關(guān)[9-10]。在人嗜酸性粒細(xì)胞中,IL-5家族成員通過趨化因子誘導(dǎo)Ras-ERK1/2和PI3K/Akt信號(hào)途徑,而Lyn激酶有助于監(jiān)管Ras-ERK1/2和PI3K/Akt的酶聯(lián)反應(yīng)，并參與增強(qiáng)嗜酸性粒細(xì)胞對(duì)過敏原的炎性能力。Lyn激酶的激活被認(rèn)為對(duì)IL-5誘導(dǎo)激活ERK1/2和PI3K信號(hào)通路有重要作用[11]。在過度表達(dá)磷酸酶PTPN22的慢性B淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞中，獲得抑制抗原誘導(dǎo)的凋亡和正調(diào)節(jié)抗凋亡的Akt信號(hào)途徑，是由于Akt通路上的選擇性解耦聯(lián)Lyn激酶調(diào)節(jié)了下游的B細(xì)胞受體[12]。

2.2 Smad信號(hào)途徑 Smads家族蛋白是參與TGF-β細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的不同動(dòng)物和人的相關(guān)蛋白的統(tǒng)稱?，F(xiàn)證實(shí)的Smads有9種，根據(jù)各自功能不同將其分為3類：包括抑制性Smad、共同通路型Smad和受體活化型或通路限制性Smad。它對(duì)TGF-β信號(hào)在細(xì)胞內(nèi)的傳導(dǎo)過程中有著雙向調(diào)節(jié)作用，不同的Smad介導(dǎo)不同的TGF-β家族成員的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。相應(yīng)的受體與配體TGF-β結(jié)合形成的受體復(fù)合物，激活Smads，使其進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，共同雙向調(diào)控它們參與調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄[13]。

近年大量研究提示，Smad蛋白家族的Smad2、3、6和Smad7都有參與TGF-β的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。目前，僅知道Smad6和Smad7的功能是抑制受體的激動(dòng)，可以阻斷TGF-β介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)。Smad2與Smad3一起被TGF-β1的Ⅰ型受體磷酸化后，可與Smad4形成異源性多聚體，并轉(zhuǎn)入核內(nèi)與DNA結(jié)合，激活DNA轉(zhuǎn)錄，調(diào)節(jié)靶蛋白的表達(dá)。哮喘的炎性反應(yīng)中Smad通路介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),在哮喘氣道重構(gòu)的形成過程中有著重要的作用。Makinde等[14]發(fā)現(xiàn)哮喘患者表現(xiàn)為血清高TGF-β，杯狀細(xì)胞增生，氣道內(nèi)黏液分泌增多。在小鼠模型和人類哮喘中，均發(fā)現(xiàn)TGF-β/Smad2信號(hào)蛋白在大多數(shù)浸潤入呼吸道的細(xì)胞如EOS、中性粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞等內(nèi)表達(dá)。Me-Millan等[15]發(fā)現(xiàn)，TGF-β抗體拮抗劑可抑制Smad2的磷酸化，從而調(diào)節(jié)TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，減少氣道上皮細(xì)胞周圍胞外基質(zhì)的沉積，阻止氣道杯狀細(xì)胞的增生和平滑肌細(xì)胞增生。Le等[16]證實(shí)Smad3缺乏小鼠哮喘模型與正常小鼠哮喘模型相比較，Smad3缺乏組哮喘小鼠氣道上皮細(xì)胞黏液分泌量明顯減少，支氣管平滑肌厚度減低。應(yīng)用TGF-β抗體拮抗劑可上調(diào)Smad7的表達(dá)，進(jìn)而調(diào)節(jié)TGF-β/Smad信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的表達(dá)，最終調(diào)節(jié)氣道重構(gòu)的作用。此外還有研究證明，使用TGF-β受體激酶抑制劑SB431542封鎖TGF-β通路活性，能顯著降低Lyn激酶的更新和激活，表明Lyn激酶可能在TGF-β/Smad信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用[17]。

2.3 STAT6信號(hào)途徑 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)能與靶基因調(diào)控區(qū)DNA結(jié)合，是一類參與多種細(xì)胞因子及趨化因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程的轉(zhuǎn)錄因子家族。STAT6作為其家族成員之一，目前認(rèn)為它的轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用與酪氨酸磷酸化信號(hào)耦聯(lián)有關(guān)，能直接把細(xì)胞外信號(hào)與基因表達(dá)調(diào)控聯(lián)系起來，在哮喘氣道炎癥中的作用越來越受到重視。

一般情況下，STAT6以單體非活化的形式存在，當(dāng)IL-4、IL-13與膜受體(IL-4Ra)結(jié)合時(shí)，引起JAKs/STAT系統(tǒng)的激活，通過JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，胞質(zhì)內(nèi)的STAT6被激活，引起該蛋白的磷酸化，激活的SH2區(qū)域形成二聚體，進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)與特定的DNA位點(diǎn)結(jié)合，引起IgE、IL-4R、FcR、Eotaxin等相關(guān)基因的表達(dá)。磷酸化的STAT6可促進(jìn)輔助性T細(xì)胞(Th)分化為Th2型，促進(jìn)B細(xì)胞的成熟，促進(jìn)免疫球蛋白轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)錄激活多種趨化因子等，是哮喘發(fā)病過程中的重要轉(zhuǎn)錄因子[18]。在哮喘小鼠模型中已證實(shí)STAT6蛋白和STAT6mRNA呈高表達(dá)，且主要表達(dá)于杯狀細(xì)胞。在哮喘的發(fā)生發(fā)展過程中，變應(yīng)原的反復(fù)刺激、各種炎性細(xì)胞因子的誘導(dǎo)，使STAT6處于持續(xù)活化和過度表達(dá)的狀態(tài)，從而促進(jìn)Th2的分化、增殖，并出現(xiàn)優(yōu)先表達(dá)IL-4、IL-13等細(xì)胞因子，使Th1/Th2平衡失衡，出現(xiàn)氣道炎癥及氣道高反應(yīng)性；STAT6在氣道黏膜下的高表達(dá)，使杯狀細(xì)胞分化產(chǎn)生黏液增多，加重氣道阻塞，介導(dǎo)氣道高反應(yīng)性、EOS浸潤，Ig亞類轉(zhuǎn)化生成IgE、IgG1[19-20]。已研究表明Foxa2、 STAT6和EGFP信號(hào)途徑在調(diào)節(jié)MUC5AC產(chǎn)生中起重要作用，F(xiàn)oxa2基因敲除鼠會(huì)出現(xiàn)氣道黏液腺的化生和MUC5AC的過度表達(dá)；在過敏性炎癥中，IL-13和STAT6能明顯誘導(dǎo)黏液腺化生和MUC5AC過度表達(dá)，IL-13能增加氣道上皮細(xì)胞TGF-β2釋放與表達(dá)[21]。Simasko等[22]研究表明，酪氨酸激酶抑制劑A77-1726在尿嘧啶存在或不存在的情況下均能抑制JAK3和STAT6的磷酸化，該研究通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)A77-1726能降低STAT6與IgG1啟動(dòng)子上STAT6結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合，從而阻止IgG1的產(chǎn)生。也有學(xué)者證明，A77-1726能阻斷IL-13對(duì)JAK激酶的活化作用，導(dǎo)致JAK激酶使STAT6磷酸化的功能下降。研究表明Lyn缺陷小鼠有較高水平的血清免疫球蛋白、IL-4，Th2免疫反應(yīng)增強(qiáng)是通過在EOS表面的FceRI導(dǎo)致Lyn信號(hào)通路的缺乏而實(shí)現(xiàn)的，在肥大細(xì)胞，Lyn激酶已被證明對(duì)Fyn激酶有抑制作用，而其表達(dá)水平可以驅(qū)動(dòng)PI3K的活化和IL-4的產(chǎn)生[23]。

3 展 望

綜上所述，Lyn激酶與哮喘的發(fā)生有密切關(guān)系，Lyn激酶缺乏將擾亂PI3K/Akt、TGF-β/Smad、STAT6等信號(hào)途徑，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的，持續(xù)的哮喘癥狀。積極預(yù)防、治療哮喘氣道黏液高分泌，對(duì)哮喘患者病情控制有重要意義?？赏ㄟ^基因干預(yù)等方法調(diào)節(jié)Lyn相關(guān)基因的活性及Lyn激酶的表達(dá)，加強(qiáng)其對(duì)下游多種信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用，減輕氣道高反應(yīng)、氣道重塑、EOS浸潤等，進(jìn)而減輕氣道的黏液高分泌，從而到達(dá)控制和治療哮喘的目標(biāo)。

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