糖皮質(zhì)激素對嗅上皮再生的影響

王麗 余逸群 余洪猛

(復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院耳鼻喉科 上海 200031)

嗅覺在人類生活中扮演了十分重要的角色，嗅覺障礙會嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。哺乳動物嗅覺系統(tǒng)主要由嗅上皮(olfactory epithelium，OE)、嗅球和嗅皮質(zhì)組成，OE位于鼻腔上鼻道頂端，將氣味分子信號轉(zhuǎn)化為動作電位通過嗅束傳導(dǎo)至中樞神經(jīng)系統(tǒng)的嗅區(qū)皮質(zhì)。人類的嗅覺受體基因群由約1 000種不同的基因組成，不同的嗅覺受體與不同的氣味分子結(jié)合，受體間又可產(chǎn)生大量不同的組合形式，使人類可以分辨出近1億種不同的氣味刺激[1-2]。

既往研究[3]發(fā)現(xiàn)，成年哺乳動物OE具有自我修復(fù)功能。在進(jìn)行嗅神經(jīng)切斷、嗅球摘除以及化學(xué)性損傷導(dǎo)致OE嗅覺神經(jīng)元大量死亡后，嗅覺干細(xì)胞能夠啟動自我修復(fù)過程，恢復(fù)OE正常結(jié)構(gòu)及功能，OE的再生功能為由于嗅覺神經(jīng)元缺失導(dǎo)致的嗅覺障礙提供了恢復(fù)的可能。在OE中，執(zhí)行再生功能的細(xì)胞被稱為基底細(xì)胞(basal cell)。從形態(tài)上可將基底細(xì)胞分為球狀基底細(xì)胞(global basal cell，GBC)和水平狀基底細(xì)胞(horizontal basal cell，HBC)。功能執(zhí)行上，球狀基底細(xì)胞能夠分化成神經(jīng)元和支持細(xì)胞，而只有當(dāng)球狀基底細(xì)胞受損或死亡后，水平狀基底細(xì)胞才會被激活并生成球狀基底細(xì)胞，進(jìn)而完成OE的修復(fù)或再生[4]。

OE主要分布于鼻黏膜，這有利于對氣味的監(jiān)測，但也使其更易暴露于有毒分子、病原體及過敏原。1個多世紀(jì)以來人們普遍認(rèn)為當(dāng)炎癥發(fā)生時，炎癥細(xì)胞聚集可清除致病微生物，恢復(fù)機(jī)體正常生理環(huán)境。但這種機(jī)體自身的免疫保護(hù)反應(yīng)是一把雙刃劍，會損傷周圍細(xì)胞，導(dǎo)致其喪失正常功能[5]。鼻黏膜區(qū)域也不例外，鼻黏膜暴露于炎癥環(huán)境中會受到嚴(yán)重的損傷。人群中慢性鼻竇炎的發(fā)病率為5%～15%，這些人中有相當(dāng)部分人會出現(xiàn)嗅覺功能損傷[6-7]。Raviv等[8]認(rèn)為，25%的嗅覺障礙病例(超過1 000萬人)可歸因于慢性鼻竇炎。炎癥反應(yīng)能夠調(diào)控組織再生[9],最近研究[10]表明炎癥反應(yīng)能夠驅(qū)動OE的損傷后修復(fù)。

目前局部用糖皮質(zhì)激素(簡稱激素)是慢性鼻竇炎和鼻息肉的一線治療用藥，在臨床上被廣泛使用[11]。一項325例患者的meta分析顯示[12]，口服激素可顯著提高慢性鼻竇炎患者嗅覺評分；使用局部激素噴霧與短期口服激素結(jié)合，對鼻竇炎伴嗅覺障礙患者的治療更有效[11]；另外一些涉及伴有嗅覺功能障礙的鼻竇炎患者的報道[13]發(fā)現(xiàn)，口服激素可改善僅手術(shù)不能恢復(fù)的嗅覺障礙。這些證據(jù)與通氣道堵塞導(dǎo)致鼻腔、鼻竇疾病患者發(fā)生嗅覺功能障礙的普遍觀點相矛盾。接受鼻腔手術(shù)的患者術(shù)后病理結(jié)果顯示，嗅覺障礙患者嗅黏膜中炎性細(xì)胞浸潤率很高[14]。同時有強(qiáng)有力的證據(jù)支持激素對嗅覺功能的改善作用與其藥物抗炎作用有關(guān)[15-16]。激素對控制炎癥及恢復(fù)部分患者嗅覺障礙方面的作用在臨床上被證實，但目前很少有人關(guān)注局部用激素對OE再生的影響。在成年人的神經(jīng)系統(tǒng)中，OE表現(xiàn)出很強(qiáng)的神經(jīng)再生及修復(fù)能力[17]。因此，激素在嗅覺障礙恢復(fù)及OE再生過程中究竟扮演了怎樣的角色呢？

1 激素對OE再生的干擾

Crisafulli等[18]在小鼠鼻腔中注射革蘭陰性菌細(xì)胞壁脂多糖(lipopolysaccharides,LPS)，LPS能夠通過Toll樣受體強(qiáng)力激活內(nèi)源性免疫反應(yīng)，進(jìn)而造成OE損傷。Crisafulli等[18]發(fā)現(xiàn)，在小鼠鼻腔局部使用激素合成物地塞米松能夠減輕LPS造成的OE損傷；但OE炎性損傷建立后，每天局部注射地塞米松，OE的再生將會受到破壞[18]。LPS能夠通過炎性反應(yīng)嚴(yán)重?fù)p傷小鼠OE，但損傷的OE在數(shù)周內(nèi)就能通過增殖再生恢復(fù)。當(dāng)OE未完全損毀時由球狀基底細(xì)胞對受損OE進(jìn)行再生修復(fù)；當(dāng)球狀基底細(xì)胞也受到重大損傷時，執(zhí)行再生功能的主要是水平狀基底細(xì)胞?；准?xì)胞在成人OE中起到了嗅覺干細(xì)胞的作用，再生分化為新的神經(jīng)元和支持細(xì)胞，恢復(fù)OE的結(jié)構(gòu)和功能[19]。

甲巰咪唑是一種對成熟嗅覺神經(jīng)元具有很強(qiáng)殺傷作用的藥物，小鼠腹腔注射甲巰咪唑損傷OE會激活基底細(xì)胞增殖分化，修復(fù)受損OE[20]；在甲巰咪唑損傷OE后注射地塞米松，受損OE的再生被抑制[18]。體外實驗?zāi)軌驅(qū)⑿嵊X神經(jīng)元細(xì)胞與體內(nèi)炎性環(huán)境分離，進(jìn)一步驗證激素對OE再生的作用方式。分離出新生小鼠的OE細(xì)胞體外培養(yǎng)形成神經(jīng)球，在培養(yǎng)液中給予不同濃度的地塞米松，檢測嗅覺神經(jīng)元活性。研究證實地塞米松劑量依賴性地降低了OE神經(jīng)球的形成，且該作用被激素受體拮抗劑消除，由此可說明地塞米松可直接干擾OE再生，炎性環(huán)境可能不是其發(fā)生作用的必要條件。

腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α) 表達(dá)可導(dǎo)致炎性細(xì)胞逐漸浸潤到OE中，造成OE炎性損傷。Lane等[21]使TNF-α在OE中特異性過表達(dá)，構(gòu)建慢性鼻竇炎小鼠模型，發(fā)現(xiàn)在該模型中小鼠OE神經(jīng)干細(xì)胞的增殖受到抑制。且觀察到當(dāng)炎癥持續(xù)存在時，OE會發(fā)生重構(gòu)；當(dāng)TNF-α表達(dá)被抑制，OE恢復(fù)正常的組織形態(tài)及功能。而在另一實驗[10]中，使用甲硫咪唑損傷小鼠OE后，觀察到OE再生過程中伴隨著一種急性自限性炎癥反應(yīng)；使用地塞米松后OE再生受到抑制，作者推測該作用可能與地塞米松抑制了再生過程中的急性炎癥反應(yīng)有一定關(guān)系。另外最近的一項在腦神經(jīng)干細(xì)胞中的研究[22]發(fā)現(xiàn)，甲基潑尼松龍能顯著降低神經(jīng)干細(xì)胞的增殖和分化。綜上所述，激素對神經(jīng)干細(xì)胞和祖細(xì)胞存在普遍影響，而非局限于某一類特定的神經(jīng)干細(xì)胞。

2 激素干擾OE再生的機(jī)制

Shimizu等[23]在骨骼肌中的一項研究鑒定出骨骼肌激素受體作用的直接靶基因是REDD1和KLF15，兩者可直接抑制雷帕霉素復(fù)合物1(mTOR 1)的活性，繼而核糖體S6激酶活性降低，導(dǎo)致細(xì)胞循環(huán)所必須的蛋白質(zhì)合成減少。Crisafulli等[18]推斷在OE受損后使用激素會作用于該受體導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成減少，細(xì)胞循環(huán)過程受阻，干細(xì)胞活性降低。但目前還不清楚蛋白質(zhì)合成減少與OE中干細(xì)胞增殖活性不足的因果關(guān)系，為確定該機(jī)制，我們需要在此進(jìn)行進(jìn)一步的研究，如尋找有效的手段提高mTORC 1活性，恢復(fù)蛋白質(zhì)合成過程，驗證地塞米松對神經(jīng)再生的不利影響是否被消除。但在通過可靠、穩(wěn)定和特異性干預(yù)恢復(fù)蛋白質(zhì)合成方面，缺乏準(zhǔn)確的工具，刺激蛋白質(zhì)合成恢復(fù)后是否能改善細(xì)胞的再生能力仍不清楚。

Lane等[21]認(rèn)為OE再生過程所伴隨的急性自限性炎性反應(yīng)是必須的，地塞米松消除了炎性細(xì)胞聚集及炎癥因子的分泌，阻礙了再生過程所伴隨的急性炎性反應(yīng)發(fā)生，進(jìn)而限制了水平狀基底細(xì)胞的增殖分化，干擾OE再生。使用TNF-α受體缺陷小鼠重復(fù)實驗，OE再生能力受到抑制，證實這種急性炎性反應(yīng)中必須有TNF-α參與。水平狀基底細(xì)胞中的核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)敲除后OE再生能力受到損害，故NF-κB介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)對啟動水平狀基底細(xì)胞的再生及分化是至關(guān)重要的。

3 GCs新型藥物及應(yīng)用選擇

激素是有效的抗炎分子，激素對神經(jīng)發(fā)生的負(fù)面影響屬于廣泛的皮質(zhì)類固醇副作用。非甾體類抗炎藥(nonsteroidal anti-inflammatory drugs, NSAID)也可以作為抗炎藥物的一大選擇，但皮質(zhì)類固醇類藥物仍作為目前首選的局部鼻內(nèi)用藥。在過去的10年中，已經(jīng)開發(fā)出了具有解離效應(yīng)的新配體，即選擇性激素受體激動劑(selective glucocorticoid receptor agonists, SEGRAs)，目的是為了在保留抗炎作用的同時消除其副作用。關(guān)于SEGRAs在不同免疫細(xì)胞中的作用的文獻(xiàn)仍然較少[24]，研究這種化合物如何影響OE再生是很有意義的。

綜上所述，我們認(rèn)為炎癥反應(yīng)和組織再生在OE修復(fù)中是相互關(guān)聯(lián)的，激素作為目前臨床上主要鼻部抗炎藥其對OE再生是否存在干擾及其機(jī)制仍存在爭議。目前臨床上嗅覺障礙患者主要治療方法為激素沖擊療法，激素沖擊療法對嗅覺障礙患者的有效率有限，Schriever等[25]研究發(fā)現(xiàn)病毒感染后嗅覺障礙患者口服激素嗅覺功能改善率為26.6%，使用激素霧化吸入和嗅覺訓(xùn)練治療感冒后嗅覺障礙有效率為54.2%[26]。了解激素對OE再生的具體作用對于指導(dǎo)臨床用藥具有重要意義，對其作用機(jī)制的進(jìn)一步探索將為新型藥物的開發(fā)提供指導(dǎo)。另外有必要提出其他的抗炎治療的方案來解決鼻黏膜相關(guān)疾病中使用激素治療時所產(chǎn)生的悖論，在有效消除炎癥反應(yīng)的同時保護(hù)患者嗅覺功能及OE的再生能力。

嗅覺功能障礙會引起生活質(zhì)量的顯著下降，鼻腔-鼻竇慢性炎癥是導(dǎo)致OE損傷的主要原因之一。激素能夠減輕炎癥反應(yīng)，臨床上觀察到其對部分嗅覺障礙患者有改善作用，但其藥理作用使其干擾嗅覺水平狀基底細(xì)胞的增殖分化，導(dǎo)致嗅覺神經(jīng)元再生減少。反復(fù)的炎癥反應(yīng)及激素治療可能會破壞OE的正常結(jié)構(gòu)，使患者嗅覺功能受損。探究激素對嗅覺神經(jīng)元再生不利影響的關(guān)鍵靶點，如蛋白質(zhì)合成途徑，可有助于開發(fā)輔助治療策略及尋找能夠降低干擾嗅覺神經(jīng)元再生的新的抗炎治療途徑。