CC16在慢性阻塞性肺疾病中的研究進展①

馬 青 王導新

(重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院呼吸內科，重慶 400010)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一組以氣道慢性炎癥和不完全可逆且進行性發(fā)展的氣流受限為主要特點的呼吸道疾病，可預防可治療，但嚴重影響患者生命質量，病死率高，經濟負擔重。根據美國肺學會流行病學與統(tǒng)計組對慢性阻塞性肺疾病的發(fā)病率及死亡率的統(tǒng)計，目前慢阻肺已經是世界上第四大死亡原因[1]，且預計到2020年將可能成為全球第三大死因。如何提高慢阻肺的診治水平，改善患者生命質量，降低其發(fā)病率及致死率，已成為刻不容緩的問題。慢阻肺的診斷金標準為肺功能檢查，F(xiàn)EV1可用于評估疾病嚴重程度，但FEV1的應用在反映疾病的活動性、預測疾病的進展及臨床治療后的療效評估方面有一定局限性。臨床上急需要尋找一種無創(chuàng)的、易于檢測的、對慢阻肺有較高特異性的生物標志物，來對慢阻肺做出早期診斷，同時反映疾病的嚴重程度、活動性，預測疾病的進展，評估臨床治療效果。作為一種肺特異性分泌蛋白，CC16在評估氣管上皮細胞的完整性及通透性方面已被公認。而CC16蛋白在慢阻肺的發(fā)生發(fā)展過程中扮演至關重要的保護性角色，本文將詳細闡述。

1 CC16的生物學特性

CC16是細支氣管、終末細支氣管黏膜上的無纖毛上皮細胞-Clara細胞分泌的一種蛋白，具有肺組織特異性，是肺分泌性蛋白的主要成員之一。CC16的分子質量為15 840 U，分子結構為同型二聚體，由反平行方向的兩條多肽鏈組成，每條肽鏈由70～77個氨基酸構成，并且通過二硫鍵連接。在非吸煙個體的上皮細胞襯液中CC16的濃度約為外周血濃度的10 000倍，濃度差使CC16通過肺血屏障被動彌散到血清中。除此之外，CC16在前列腺、卵巢、乳腺、胰腺、腎臟及妊娠期子宮等肺外器官亦有少量分泌，而其含量比肺低20倍左右，故血清中的CC16幾乎完全來自于肺組織，且并沒有性別差異。血清中的CC16與氣管上皮細胞的合成和分泌密切相關，肺血屏障完整性的破壞可能引起血清CC16濃度的變化，因此，血清CC16可作為評估氣管上皮細胞完整性及通透性的特異性外周血標志物[2]。近年來，對CC16作為一種肺特異性標志物的研究越來越多，Wutzler等[3]的研究證明，血清CC16水平可作為急性肺損傷的潛在標志物。在急性肺損傷早期階段，肺血屏障受損，通透性增加，故血清CC16濃度升高；在慢性肺損傷時，由于氣道上皮受損，Clara細胞數(shù)量減少，分泌的CC16蛋白減少，故血清CC16濃度降低。

2 CC16的生物學作用

體外研究和試驗表明，在轉基因鼠中CC16在呼吸道防御方面起著重要作用[4]。

2.1抗炎及免疫調節(jié)作用 現(xiàn)有的研究已經證明CC16的抗炎機制包括[5]：①抑制外周血的中性粒細胞及單核細胞遷移，可能與CC16抑制一些誘導細胞遷移的細胞因子有關；②抑制IFN-γ的生成，進而抑制IFN-γ的抗病毒活性，并參與免疫調節(jié)作用；③分泌型磷脂酶A2(PLA2)是炎癥反應的關鍵酶，CC16通過結合磷脂酰膽堿(PC)和磷脂酰肌醇(PI)抑制PLA2的活性，從而限制花生四烯酸代謝，抑制前列腺素、血栓素A2、白三烯及血小板活化因子等相關炎癥介質的釋放；④直接抑制TNF-α、IL-1β等多種炎癥介質的生成及其生物活性，抑制炎癥級聯(lián)反應。Laucho-Contreras等[6]的小鼠實驗表明CC16可能通過抑制NF-κB通路，從而減少肺部炎癥及損傷，保護肺免受煙霧的損傷。

2.2抗氧化、抗纖維化作用 有動物實驗發(fā)現(xiàn)氣道上皮Clara細胞數(shù)量多及CC16水平高的大鼠在慢性臭氧暴露的環(huán)境中生存時間更長，且有研究證實高水平的氧氣可抑制CC16基因的表達，均提示CC16具有抗氧化作用。CC16的抗纖維化作用包括：①通過抑制血小板生長因子(PDGF)，使成纖維細胞的聚集減少，從而減輕肺纖維化程度；②CC16抑制PLA2的活性，減少溶血卵磷脂生成，間接抑制整合素的活性；③與纖維連接蛋白(FN)結合，阻止纖維整合素在肺組織中的異常沉積和增生，從而產生抗纖維化作用。

2.3抗腫瘤作用 CC16基因位點所在的11p12.2-q13.1區(qū)域在多數(shù)腫瘤細胞內都有缺失，表明CC16的表達減少或缺失可能和腫瘤的早期誘發(fā)有關。CC16基因敲除小鼠較對照組相比，惡性腫瘤發(fā)病率明顯增高。CC16還能與 HTB-81、HTB-30 和 HTB74-174 等腫瘤細胞表面脂鈣蛋白-1(Lip-1)受體相互作用，抑制腫瘤細胞遷移入侵[7]。

3 CC16與慢性阻塞性肺疾病

3.1吸煙對CC16水平的影響 吸煙是慢性阻塞性肺疾病發(fā)生的主要危險因素之一，而Clara細胞是香煙煙霧中的有毒物質攻擊的主要細胞之一。Clara細胞蛋白的減少被認為是早期煙草煙霧引起的上皮損傷的標志之一[8]。香煙煙霧可以產生大量的氧自由基，激活氧化應激細胞通路，誘發(fā)DNA損傷，從而損害氣道上皮細胞，Clara細胞的減少導致血清及肺組織中的CC16濃度降低，這一機制可能在吸煙所致COPD的發(fā)病機制中起重要作用。在Liao等[9]的動物試驗中，大鼠予以每日持續(xù)90 min的香煙煙霧暴露達一周，電鏡下觀察Clara細胞，發(fā)現(xiàn)細支氣管中的Clara細胞數(shù)量減少，以及細胞質中的分泌顆粒減少，CC16的表達水平顯著低于對照組。Tsoumakidou等[10]的研究表明吸煙的慢性阻塞性肺疾病患者肺組織中CC16的水平降低。Lomas等[11]對1 888例吸煙的COPD患者、296例吸煙的健康對照組、201例非吸煙的健康對照組研究后發(fā)現(xiàn)，吸煙的COPD患者血清CC16水平低于吸煙健康對照組，吸煙健康對照組的CC16水平低于非吸煙健康對照組。

3.2大氣顆粒污染物對CC16的影響 反復慢性的大氣顆粒污染物的吸入是發(fā)展中國家COPD的一個重要因素。中國廣州呼吸病研究所冉丕鑫教授團隊的橫斷面研究顯示[12]，慢阻肺患病率與大氣細顆粒物(PM2.5)直徑呈正相關，PM2.5每增加10 μg/mm3,FEV 1下降26 ml，F(xiàn)VC下降28 ml，F(xiàn)EV1/FVC下降0.09%。例如，煙霧、氮二氧、臭氧、氯化物以及二氧化硅等有毒顆粒，其對血清CC16的影響表現(xiàn)在可能通過其對細胞的毒性作用減少細胞CC16的表達，從而血清CC16水平降低。Zhu等[13]的研究發(fā)現(xiàn)在COPD患者、暴露于煙霧中的猴模型、煙霧誘導的COPD小鼠模型中，氣道CC16的表達均明顯受到抑制，且CC16表達的缺失加重了小鼠的氣道炎癥及肺泡損失，因此，認為CC16可能在與煙霧密切相關的疾病中發(fā)揮重要的保護作用。在Wang等[14]的研究中，對長期暴露于PM2.5中的焦炭工廠工人的血清CC16水平的測定，發(fā)現(xiàn)CC16水平的降低與PM2.5呈劑量效應關系，且隨著暴露時間的增加，CC16水平降低。

3.3CC16與慢性阻塞性肺疾病 Clara細胞主要分布在終末細支氣管及呼吸性支氣管等小氣道，故CC16主要來源于小氣道上皮細胞，且從支氣管至終末支氣管的濃度越來越高。慢阻肺的氣流阻塞主要發(fā)生于直徑<2 mm的小氣道，小氣道炎癥細胞浸潤是慢阻肺的主要病理基礎，而引起疾病發(fā)生發(fā)展的主要原因為氣道重塑。氣道重塑、上皮細胞受損、Clara細胞數(shù)量減少、CC16分泌減少、此為慢阻肺與CC16相關的理論基礎，且血清CC16濃度改變比臨床肺功能的變化更早。COPD患者的血清和肺CC16水平降低，且氣道CC16的表達與氣流受限的嚴重程度成反比[15]。Vestbo等[16]的一項為期3年的研究發(fā)現(xiàn)血清CC16水平與FEV1下降速度呈顯著的負相關，且不受性別、年齡、當前肺功能情況及吸煙狀況的影響。Park等[17]的一項納入4 724例慢阻肺患者長達9年的隊列研究顯示，血清CC16水平的降低與肺功能下降及疾病進展相關，認為低血清CC16水平可作為預測COPD患者FEV1快速下降的生物標志物。Guerra等[18]對來自圖森呼吸道阻塞性流行病學研究(TESAOD)患者的血清CC16的評估，發(fā)現(xiàn)血清CC16的濃度與FEV1下降速度呈負相關，與FEV1%pre，F(xiàn)VC%pre，F(xiàn)EV1/FVC呈正相關，低水平CC16與兒童期肺功能減退、成年期肺功能加速下降、成年人群氣流受限的發(fā)展有關。

3.4CC16與慢性阻塞性肺疾病急性加重(AECOPD)的相關性 慢阻肺急性加重最主要的誘因是細菌、病毒等病原菌引起的呼吸道感染。國內外多個研究證實，AECOPD患者的血清CC16水平顯著低于COPD穩(wěn)定期及正常對照組，且CC16水平與肺功能呈正相關，與病情嚴重程度存在負相關。其原因可能是COPD患者慢性氣道炎癥引起Clara細胞數(shù)量減少及CC16分泌減少，CC16的抗炎作用減弱導致炎癥細胞浸潤與擴散，當感染等相關因素控制后Clara細胞功能不同程度恢復，因此COPD患者穩(wěn)定期CC16水平會一定程度的上升。

4 重組人CC16(rhCC16)的應用前景

基于CC16的多種生物特性，CC16被認為可用于臨床藥物治療肺部疾病，為研制肺部疾病藥物提供新的方向。研究發(fā)現(xiàn)，CC16基因缺失或CC16表達降低可導致動物或人類的炎癥反應，增加纖維化和腫瘤傾向。Levine等[19]已經完成了rhCC16抗炎作用的Ⅰ期臨床研究，用rhCC16治療早產急性呼吸窘迫綜合征患兒，發(fā)現(xiàn)用藥組的中性粒細胞、蛋白含量、細胞因子水平均顯著低于對照組，證實rhCC16能有效減輕炎癥反應。Pang等[20]以重組大鼠CC16蛋白預處理脂多糖誘導的大鼠氣道上皮細胞，發(fā)現(xiàn)重組CC16(rCC16)可能通過NF-κB信號通路和p38 MAPK途徑抑制LPS誘導的大鼠氣道上皮細胞TNF-α、IL-6、IL-8 mRNA及蛋白水平的表達，從而對炎癥性肺部疾病產生治療干預作用。Laucho-Contreras等[15]認為，在眾多細胞試驗及動物試驗中，利用rCC16來增強氣道CC16的水平，可以減輕炎癥和細胞損傷，可將對旨在恢復氣道CC16水平的治療作為COPD患者的一種新的疾病治療方式。Gamez等[21]從COPD患者中獲得支氣管內活檢標本進行體外培養(yǎng)，暴露于含有外源rhCC16的香煙煙霧提取物中，觀察到IL-8的釋放減少，炎癥減輕，認為rhCC16可以作為慢性阻塞性肺病損傷與修復平衡的治療策略。因此，rhCC16對于有低水平的肺及血清CC16的COPD患者的治療是可行的。對rhCC16的研究，為研制新型肺保護藥物提供了新的途徑，更需要大量的動物實驗及臨床研究進一步對其用藥途徑、劑量、毒副作用等情況進行核實。

5 總結

慢性阻塞性肺疾病是以慢性氣道炎癥和氣流受限為特征的疾病，導致肺上皮細胞數(shù)量及功能的損害。血清CC16是一種肺特異性的分泌蛋白，通過血清中CC16濃度的監(jiān)測，可以評估肺上皮細胞的損害程度。對CC16作用及其與COPD相關性的認識，可為COPD的發(fā)生發(fā)展及診療提供新的思路。對rhCC16的研究，為研制新型肺部疾病治療藥物提供了新的線索。