肺炎支原體引起哮喘發(fā)病機制的研究

苑鑫 柏長青

支氣管哮喘是呼吸系統(tǒng)患者就診最常見原因之一。目前發(fā)現(xiàn)哮喘是一種異質(zhì)性疾病，可分多種表型，主要特點為氣道慢性炎癥，早期氣道呈可逆性損傷，隨著炎癥漸進性進展，晚期氣道損害呈不可逆性[1]。

關(guān)于哮喘的發(fā)病機制，目前進行了多方面的研究，包括感染因素、基因易感性、環(huán)境因素等。其中由于哮喘主要表現(xiàn)為氣道的慢性炎癥，感染性因素一直是關(guān)注的熱點之一。臨床發(fā)現(xiàn)鼻病毒、呼吸道合胞病毒、肺炎支原體(mycoplasma pneumoniae, MP)和衣原體是引起哮喘發(fā)生、發(fā)展和急性加重最常見的病原體[2-3]。肺炎支原體由于黏附在呼吸道上皮細胞表面，不易被清除，常引起氣道的慢性炎癥，臨床癥狀以慢性咳嗽或喘息最為常見，因此MP與哮喘的關(guān)系日益受到了人們的重視。一項長達8年、大規(guī)模的臨床數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，感染MP患者的哮喘發(fā)病率明顯高于非MP感染患者，早發(fā)或遲發(fā)型哮喘均與MP感染關(guān)系密切[4]。也有多項臨床研究提示哮喘首發(fā)或急性加重均與MP有關(guān)[5-6]。

一、肺炎支原體引起哮喘的相關(guān)性研究

MP經(jīng)飛沫進入呼吸道后，通過以P1蛋白為主的黏附復(fù)合體黏附在呼吸道上皮細胞表面，對組織細胞造成損害，并通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等途徑引起炎性反應(yīng)，進一步產(chǎn)生氣道內(nèi)慢性炎癥、氣道高反應(yīng)性和氣道結(jié)構(gòu)改變。目前關(guān)于MP與哮喘的研究，已建立了成熟的體外細胞培養(yǎng)模型、小鼠MP感染誘發(fā)哮喘模型，發(fā)病機制研究主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1. 細胞損傷和功能影響: MP侵入呼吸道后，可造成對氣道和外周血中多種細胞的影響：①呼吸道上皮細胞：MP黏附在呼吸道上皮細胞表面，由于MP自身不能合成營養(yǎng)要素，需從上皮細胞汲取，同時在局部產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物如過氧化氫和氧自由基等導(dǎo)致對上皮細胞的損害。MP還可產(chǎn)生一種獨特的使細胞ADP核糖基化和空泡化的毒素-即社區(qū)獲得性呼吸窘迫綜合征(community acquired respiratory distress syndrome, CARDS)毒素，直接損害上皮細胞。上皮細胞受損后，可釋放多種炎性因子和黏液素[5]。通過體外人呼吸道上皮細胞培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)MP感染對不同部位氣道上皮細胞的影響不一樣，大氣道產(chǎn)生轉(zhuǎn)化生長因子-b1(transforming growth factor-b1, TGF-b1)增多，小氣道產(chǎn)生趨化因子RANTES增多[7]；②呼吸道巨噬細胞：巨噬細胞通過MyD-88 NF-κβ通路可清除MP[8]，MP反過來可通過自噬和Toll樣受體4(Toll-like receptors-4, TLR-4)引起巨噬細胞內(nèi)部較強的炎癥反應(yīng)[9]； ③呼吸道肥大細胞：MP感染后，P1蛋白可誘發(fā)呼吸道肥大細胞增多，釋放白介素-4(interleukin-4, IL-4)、IL-6和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)炎癥因子，可導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性；肥大細胞在敏感狀態(tài)下也有清除MP的作用[10]；④呼吸道其他炎性細胞：MP感染后，肺內(nèi)嗜酸細胞細胞增多，T細胞、B細胞聚集，主要表現(xiàn)為Th2為主的炎性反應(yīng)[11]；⑤外周血中細胞的變化：樹突狀細胞增多，樹突細胞上TLR-2、TLR-4增加[12]；特應(yīng)性體質(zhì)兒童合并MP感染后血中嗜酸細胞在愈合期和隨訪期升高[13]。

2. 分子和蛋白的影響: MP感染后，喘息患者肺泡灌洗液中IL-4、IL-4/干擾素(interferon- γ, IFN-γ)、免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)升高[14];外周血中發(fā)現(xiàn)IL-5、IL-9、IL-17、TNF-α，IgE、白三烯B4、嗜酸細胞陽離子蛋白(eosinophil cationic protein, ECP)、血管內(nèi)皮細胞生長因子(vascular endothelial cell growth factor, VEGF)、血管內(nèi)皮素-1(endothelin-1, ET-1)升高[13，15-16]。難治性哮喘患者血中CARDS毒素升高[17]。體外人呼吸道上皮細胞實驗和小鼠試驗發(fā)現(xiàn)，MP感染后肺泡灌洗液中CARDS毒素和黏液素生成增多。CARDS毒素是一個相對分子量為68×103的蛋白質(zhì)，由基因 MPN372編碼，具有ADP核糖基轉(zhuǎn)移活性、表面活性物質(zhì)黏附能力、使上皮細胞空泡化退化的能力。在MP不同生長的時間段CARDS毒素產(chǎn)生量不同。CARDS毒素mRNA在MP早期指數(shù)生長期時是最大量表達，在中后期表達量下降。免疫熒光共聚焦顯微鏡提示MP在感染不同正常人呼吸道上皮細胞時就開始產(chǎn)生CARDS毒素[18]。所以CARDS毒素的產(chǎn)生和調(diào)節(jié)與感染的周圍環(huán)境以及MP自身生長的時間有關(guān)。CARDS毒素可通過與存在于呼吸道上皮細胞表面或內(nèi)部的膜聯(lián)蛋白A2結(jié)合， 產(chǎn)生空泡化來發(fā)生作用。CRARDS毒素能導(dǎo)致小鼠的Th-2型炎性因子IL-4、IL-13升高30倍，Th-2型趨化因子CCL17、CCL22 升高70～80倍，導(dǎo)致一系列混合性細胞炎性反應(yīng)，包括嗜酸細胞增多、T細胞、B細胞聚集，黏液化生[11]。這些炎性反應(yīng)又可導(dǎo)致氣道高反應(yīng)性和順應(yīng)性下降。黏液素的產(chǎn)生是哮喘急性加重的一個環(huán)節(jié)。黏液素增多的機制主要是MP通過二?；鞍着cTLR-2結(jié)合，激活上皮細胞的NF-κB通路，使黏液素MUC5AC產(chǎn)生增加[19]；也有研究發(fā)現(xiàn)MP通過上游IL-4、IL-6和IL-13的升高，上調(diào)STAT-6/STAT-3和EGFR信號通路，使黏液素產(chǎn)生增多[20]。可溶性MP抗原可使分布在氣道平滑肌和嗜酸細胞表面的白三烯受體I型表達增加[21]，血中白三烯B4濃度升高，推測白三烯通路也可能在MP導(dǎo)致的氣道高反應(yīng)性中發(fā)揮了作用。SHP-1是一種蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸酶，在哮喘或宿主保護反應(yīng)中起負反饋調(diào)節(jié)作用。MP感染時，發(fā)現(xiàn)非哮喘患者SHP-1明顯升高，但哮喘患者沒有明顯升高。敲除SHP-1后，非哮喘患者呼吸道上皮細胞表達IL-8、NF-Kb等明顯升高，而在哮喘患者中則沒明顯改變。說明SHP-1在哮喘患者呼吸道上皮MP感染后的炎性反應(yīng)中起重要的負反饋調(diào)節(jié)作用[22]。SPLUNC1是大氣道上皮細胞產(chǎn)生的一種蛋白，能下調(diào)自身濃度，降低由于MP脂蛋白引起的IL-8升高。IL-13能降低SPLUNC1的表達，減少MP的清除。哮喘患者SPLUNC1表達下降，可能會容易引起氣道細菌感染[23]。MP感染后IFN-γ被抑制，也會加重氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性[24]。肺泡上皮細胞培養(yǎng)和小鼠動物試驗證實，MP感染可增加 TGF-b[7]，使膠原蛋白在氣道管壁沉積增多[25]，并參與氣道結(jié)構(gòu)重建。

3. 基因相關(guān)性: 關(guān)于MP感染、哮喘與基因相關(guān)性方面的研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)表面蛋白SP-A2等位基因多態(tài)性可影響宿主與MP的結(jié)合以及宿主免疫反應(yīng)。敲除SP-A基因的小鼠對支原體膜片段更敏感，更易產(chǎn)生較多的黏液素和造成中性粒細胞聚集。將人hSP-A2 223K基因轉(zhuǎn)給小鼠，與敲除SP-A基因的小鼠比較，其黏液素和中性粒細胞聚集減少。但如果將人hSP-A2 223Q基因轉(zhuǎn)給小鼠，黏液素的產(chǎn)生和中性粒細胞聚集就等同于SP-A敲除的小鼠。表面蛋白SP-A主要通過EGFR信號通路抑制支原體膜片段刺激黏液素產(chǎn)生[26]。RANTES趨化因子也叫CCR5，是一種在過敏性和感染性疾病中產(chǎn)生的趨化因子，與哮喘存在一定的相關(guān)性。目前發(fā)現(xiàn)CCR5受體基因如果存在CCR5Δ32等位基因缺失性突變，可降低哮喘發(fā)生的概率[27]。

二、我國肺炎支原體感染引起哮喘發(fā)病機制的研究現(xiàn)狀和意義

MP是呼吸道感染最常見的病原菌之一。由于MP體外培養(yǎng)相對困難，培養(yǎng)周期長(2～4周)，國內(nèi)大多實驗室不常規(guī)開展；MP血清學(xué)檢測陽性率低，且需要至少7～10 d的時間，臨床應(yīng)用可行性差；分子聚合酶鏈反應(yīng)(Polymerase chain reaction, PCR)技術(shù)快速靈敏，但在大部分基層醫(yī)院不能常規(guī)開展。因此MP相關(guān)生物學(xué)信息的研究和與哮喘關(guān)系的研究，在我國相對滯后，國內(nèi)只有少數(shù)團隊開展。但MP作為我國社區(qū)獲得性肺炎的首位致病菌，且對大環(huán)內(nèi)酯類耐藥性居全球第一，在我國及時開展MP與哮喘的相關(guān)性研究還是具有很好的臨床指導(dǎo)意義。在我國這種特定的背景下，了解MP是否是導(dǎo)致感染性哮喘最常見的直接病因，或者近些年來我國哮喘發(fā)病率升高是否與之有關(guān)，都是值得臨床探究的問題。研究MP與哮喘的關(guān)系，特別是研究MP感染如何誘發(fā)哮喘發(fā)作，有可能找到早期預(yù)測MP引起哮喘發(fā)作的Marker，以及早期干預(yù)減少MP感染誘發(fā)哮喘發(fā)作新方法，并為加深哮喘發(fā)病機制的理解及加強哮喘防范提供新的思路和防治措施。

參 考 文 獻

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