肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白質(zhì)D與哮喘的研究進(jìn)展

張麗麗，鮑永霞

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸科，哈爾濱 150086)

肺表面活性物質(zhì)相關(guān)蛋白質(zhì)D(surfactant-associated protein D，SP-D)主要由肺泡Ⅱ型細(xì)胞、Clara細(xì)胞和黏膜下細(xì)胞合成和分泌，并且在傳導(dǎo)性氣道上皮細(xì)胞中也有少量存在。SP-D屬于親水性蛋白，可通過多種機(jī)制參與肺內(nèi)免疫[1]。SP-D還可針對病原體和沉積在肺部的異物顆粒發(fā)揮調(diào)理素作用，然后與肺泡巨噬細(xì)胞通過特定受體相互作用，使它們被吸收并引起下游的免疫反應(yīng)。SP-D參與多種肺部疾病的發(fā)生、發(fā)展過程。哮喘患者外周血中SP-D水平升高及結(jié)構(gòu)完整性改變，表明SP-D與哮喘疾病反應(yīng)相關(guān)聯(lián)[2]。SP-D在肺內(nèi)的限制性表達(dá)，使肺部疾病的特異性標(biāo)志物分析成為可能。迄今為止，SP-D及其在哮喘中的生物學(xué)標(biāo)志物作用的研究越來越受到人們的關(guān)注。本文就SP-D的功能及SP-D與哮喘的關(guān)系做一綜述。

1 SP-D的功能

1.1 免疫監(jiān)視與免疫保護(hù)

免疫系統(tǒng)是由固有免疫系統(tǒng)和特異性免疫系統(tǒng)組成，其中參與固有免疫應(yīng)答的細(xì)胞有巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞，而表達(dá)在這些細(xì)胞表面的模式識別受體(pattern-recognition receptor, PRR)可在免疫應(yīng)答的識別過程中發(fā)揮一定作用。作為PRR的重要家族之一，C型凝集素受體蛋白可識別構(gòu)成各種病原菌細(xì)胞壁的一系列糖基，因此也被稱為病原體識別受體蛋白[3]。其中一些凝集素分子可與脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)競爭，結(jié)合于細(xì)胞表面受體[4]，引起細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄增加；另外一些凝集素通過活化T淋巴細(xì)胞參與特異性免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)[5]，再通過樹突狀細(xì)胞抗原提呈作用、免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)或組胺依賴的過敏性反應(yīng)發(fā)揮免疫作用[6]。SP-D是C型凝集素超家族中膠凝素家族成員，可覆蓋在多種病原菌表面，通過多種不同機(jī)制，如聚集、細(xì)胞凋亡[7]及調(diào)理作用等抑制病原體生長并中和病原體。Djiadeu等[8]證明SP-D可結(jié)合Jurkat T淋巴細(xì)胞并且推遲Fas(CD95)-Fas配體和TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TNF-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL)-TRAIL受體引起的T淋巴細(xì)胞凋亡，而Pandit等[9]研究發(fā)現(xiàn)SP-D可通過調(diào)節(jié)受體和細(xì)胞因子的表達(dá)誘導(dǎo)活化淋巴細(xì)胞凋亡。以上研究表明SP-D對免疫系統(tǒng)具有監(jiān)視作用，維持局部免疫穩(wěn)態(tài)。另一項(xiàng)研究通過聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction,PCR)檢測SP-D的染色體組DNA，逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(reverse transcriptase polymerase chain reaction,RT-PCR)檢測SP-D的mRNA翻譯，Western blotting測定蛋白質(zhì)表達(dá)，酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)定量分析SP-D，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在厭氧培養(yǎng)條件下，金黃色葡萄球菌及綠膿桿菌SP-D的表達(dá)均明顯增加[10]，提示細(xì)菌可能具有產(chǎn)生SP-D的能力或SP-D參與細(xì)菌的特異性免疫反應(yīng)過程。

1.2 抗炎效應(yīng)

首先，肺內(nèi)SP-D不僅通過球狀頭部與信號調(diào)節(jié)蛋白α(signal regulatory protein α, SIRPα)結(jié)合來抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinase, p38MAPK)激活，從而抑制炎癥介質(zhì)反應(yīng)[11]，還可誘導(dǎo)輔助性T淋巴細(xì)胞2(helper T lymphocytes 2, Th2)向Th1轉(zhuǎn)變，減弱氣道過敏反應(yīng)[12]，抑制嗜酸性粒細(xì)胞趨化和趨化因子觸發(fā)的脫顆粒[13]。另外SP-D可與CD32嗜酸性粒細(xì)胞受體CD32直接相互作用抑制嗜酸性粒細(xì)胞陽離子蛋白產(chǎn)生[14]。其次，SP-D可調(diào)節(jié)Ⅰ型過敏反應(yīng)，抑制變應(yīng)原誘導(dǎo)的 CD27-CD4+CRTh2+(chemoattractant receptor-homologs molecule expressed on Th2 cell)(Th2)細(xì)胞增殖，避免組織過度的炎性損傷，因此可作為季節(jié)性過敏性鼻炎的潛在治療靶點(diǎn)[15]。Liu等[7]通過急性胰腺損傷小鼠模型發(fā)現(xiàn)，相比于SP-D基因敲除的小鼠，野生型小鼠細(xì)胞凋亡水平降低，提示SP-D具有抗炎作用。類似的是，研究發(fā)現(xiàn)在Toll樣受體4(Toll-like receptor 4, TLR-4)過表達(dá)的早產(chǎn)兒壞死性小腸結(jié)腸細(xì)胞中，SP-D可減弱炎性因子IL-8水平[4]，而在特發(fā)性肺纖維化患者體內(nèi)，SP-D可通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路SIRPα/Rho相關(guān)卷曲螺旋蛋白激酶(Rho associated coiled-coil forming protein kinase, ROCK)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases, ERK)抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生IL-12p40[16]。這些研究均表明SP-D具有抗炎效應(yīng)，可延緩疾病進(jìn)程。

1.3 環(huán)境暴露與SP-D異源性表達(dá)

SP-D易受環(huán)境因素的影響，隨之發(fā)生功能改變。研究通過檢測慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)患者支氣管肺泡灌洗(bronchoalveolar lavage, BAL)液樣本中的SP-D發(fā)現(xiàn)，其濃度與血清SP-D濃度增加相關(guān)[17]。這可能和肺泡氣-血屏障被破壞有關(guān)，該結(jié)論得到了Sin等[18]的吸煙影響研究支持。此外，LPS誘導(dǎo)急性肺損傷的動物模型體內(nèi)產(chǎn)生氣道炎癥，導(dǎo)致SP-D分子溢出進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)增加，造成血清SP-D濃度升高[19]，與上述文獻(xiàn)結(jié)果一致。Flayer等[20]通過延長SP-D基因缺失小鼠暴露于臭氧條件的時間后，氣道中性粒細(xì)胞數(shù)及BAL液中2型固有樣淋巴細(xì)胞(type-2 innate lymphiod cells,ILC2s)數(shù)增加。ILC2s在白細(xì)胞介素-33(interleukin-33, IL-33)的刺激下產(chǎn)生IL-5、IL-13等Th2型細(xì)胞因子，在哮喘等變態(tài)反應(yīng)的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。另外，有研究發(fā)現(xiàn)野生型小鼠暴露于酒精和香煙煙霧的代謝產(chǎn)物即丙二醛-乙醛加合物蛋白(malondialdehyde-acetaldehyde adducts, MAA)時，小鼠肺內(nèi)SP-D可與MAA結(jié)合,促使肺巨噬細(xì)胞腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和IL-6等親炎癥細(xì)胞因子表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致肺巨噬細(xì)胞在肺內(nèi)的趨化和聚集[21]，提示SP-D可能是肺損傷的啟動因子?？傊?，上述研究均證明SP-D可依賴特定個體環(huán)境暴露導(dǎo)致肺損傷。

1.4 調(diào)節(jié)吞噬作用

SP-D在肺真菌感染時的功能和機(jī)制尚不清楚。只有少數(shù)研究評估了SP-D在新生隱球菌感染反應(yīng)中的作用[22]。在體內(nèi)，SP-D糖識別域可結(jié)合新生隱球菌的糖基產(chǎn)生凝聚反應(yīng)，并且對免疫細(xì)胞(如單核巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞)具有趨化作用，如以鈣離子依賴方式增強(qiáng)中性粒細(xì)胞對病原體的吞噬。研究發(fā)現(xiàn)，通過上述機(jī)制，肺泡巨噬細(xì)胞被吸引到病原體周圍并參與新生隱球菌感染的初始控制。同時有研究證明SP-D的黏附作用可進(jìn)一步增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對新生隱球菌CAP59莢膜缺失突變株的吞噬和殺傷作用[23]，促進(jìn)機(jī)體對新生隱球菌快速有效的清除，這與Abdel-Razek等[24]的研究結(jié)果一致。

2 SP-D與哮喘

2.1 SP-D在哮喘中的作用

哮喘是以氣道炎癥和組織結(jié)構(gòu)重構(gòu)為特征的慢性氣道疾病。首先，氣道炎癥的典型表現(xiàn)是嗜酸性粒細(xì)胞和Th2型細(xì)胞因子如IL-4、IL-5、IL-13水平升高[25]，而重癥哮喘屬于中性粒細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞性的氣道炎癥[26]。中性粒細(xì)胞絲氨酸蛋白酶能裂解SP-D糖識別域，使其功能失效[27]。作為遠(yuǎn)端氣道非特異性免疫的一個重要組成部分， SP-D失調(diào)是哮喘的一個重要特征。通過蛋白免疫印跡法檢測SP-D發(fā)現(xiàn)，重癥哮喘患者BAL液中除了有50 kD的條帶，還存在28 kD和17 kD兩種微弱條帶，而血清中除了有50 kD條帶外，還存在38 kD、28 kD和17 kD 三種強(qiáng)烈條帶[2]，提示重癥哮喘血清中SP-D可能發(fā)生降解和功能損害。其次，有研究表明痰上清液中的SP-D與哮喘氣道組織重塑過程有關(guān)[28]。氣道重塑是哮喘的主要病理學(xué)特征之一。氣道重塑是氣道受到慢性炎癥反復(fù)刺激的結(jié)果，其特點(diǎn)是氣道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)等在其中發(fā)揮重要作用。近年來有研究表明哮喘氣道結(jié)構(gòu)的改變在輕型哮喘和重型哮喘中均存在不同程度的氣道壁平滑肌增厚、基底膜增厚等。SP-D主要由肺泡Ⅱ型細(xì)胞和Clara細(xì)胞分泌，并作為免疫活性物質(zhì)增強(qiáng)呼吸道的抵抗能力，通過識別和加速清除壞死和凋亡細(xì)胞以保持免疫穩(wěn)態(tài)，但在超常增生的肺泡Ⅱ型細(xì)胞表達(dá)可明顯增加。在博萊霉素誘導(dǎo)的肝纖維化小鼠模型中，肺泡SP-D可調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的數(shù)量、纖維化細(xì)胞因子的表達(dá)以及肺纖維化組織重塑[29]，提示SP-D可能參與氣道組織重塑過程。該研究還發(fā)現(xiàn)重癥哮喘患者BAL液中SP-D水平增加與平滑肌面積和基底膜厚度呈正相關(guān)，進(jìn)一步證明SP-D在哮喘氣道重塑過程中發(fā)揮重要作用。

2.2 SP-D作為哮喘的生物學(xué)標(biāo)志物

Benfante等[30]選取了29例哮喘患者，其中包括19例輕度哮喘患者，10例重度哮喘患者，同時選取9名健康人作為對照組。所有入選對象均經(jīng)過臨床肺功能和生物學(xué)評估，通過ELISA法檢測血清中SP-D的水平。研究發(fā)現(xiàn)哮喘患者血清中SP-D明顯高于對照組，且哮喘患者血清SP-D水平隨疾病嚴(yán)重程度增加，與第1秒用力呼氣容積占預(yù)計(jì)值的百分比(predicted percentage of forced expiratory volume in one second, FEV1%)、用力肺活量占預(yù)計(jì)值的百分比(the predicted percentage of forced vital capacity, FVC%)及用力呼出氣體量為25%～75%肺活量時的平均流量(average flow rate of forced expiratory flow as 25%～75% of vital capacity, FEF25%～75%)成反比，提示血清SP-D可作為一種評估哮喘嚴(yán)重性的特定生物學(xué)標(biāo)志物。

3 結(jié) 語

哮喘患者血液及痰液中SP-D水平明顯增高，主要與哮喘患者氣道細(xì)胞免疫功能缺陷、肺泡氣-血屏障被破壞有關(guān)，哮喘進(jìn)展可能會損害肺內(nèi)非特異性免疫系統(tǒng)的效能。SP-D滲入血清現(xiàn)象，可能成為一種外周血生物學(xué)標(biāo)志物，其水平升高程度可以在很大程度上反應(yīng)哮喘患者的疾病嚴(yán)重性，但哮喘患者SP-D分泌機(jī)制及結(jié)構(gòu)改變有待進(jìn)一步研究。

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