激素抵抗型哮喘發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

朱桂萍（綜述） 葉 伶 金美玲（審校）

（復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科 上海 200032）

支氣管哮喘（簡(jiǎn)稱哮喘）是一種由多種炎性細(xì)胞（嗜酸性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、氣道上皮細(xì)胞）和細(xì)胞組分參與的氣道慢性炎癥性疾病。糖皮質(zhì)激素（glucocorticoid，GC）是治療哮喘的一線藥物，臨床上GC 對(duì)大多數(shù)哮喘患者有效，但仍有部分患者對(duì)GC 治療不敏感，稱為激素抵抗型哮喘。成人激素抵抗型哮喘一般被認(rèn)為是口服強(qiáng)的松40 mg/d，共用14 天，第一秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in 1 s，F(xiàn)EV1）改善<15%［1-2］。這部分人群雖然所占比例較小，但由于激素治療效果差，患者深受疾病困擾，給個(gè)人和社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此激素抵抗型哮喘的發(fā)病機(jī)制一直備受關(guān)注。 糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）異常及組蛋白去乙酰化酶2 活性降低是當(dāng)前較為公認(rèn)的導(dǎo)致GS 抵抗的原因，臨床工作中發(fā)現(xiàn)感染、肥胖等其他因素與激素抵抗型哮喘的發(fā)病密切相關(guān)，但有關(guān)其導(dǎo)致激素抵抗的機(jī)制研究仍較少，是目前研究的熱點(diǎn)。明確激素抵抗型哮喘的發(fā)病機(jī)制，尋找有效治療靶點(diǎn)，對(duì)激素抵抗哮喘的治療具有重要意義?，F(xiàn)就近年來激素抵抗型哮喘發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述。

GC 抵抗的經(jīng)典機(jī)制吸入糖皮質(zhì)激素（inhaled corticosteroids，ICSs）作為脂溶性分子，吸入后易擴(kuò)散到氣道組織，結(jié)合并激活胞質(zhì)中的GR。正常情況下GR 與兩個(gè)熱休克蛋白（heat-shock protein，HSP）90 結(jié)合，當(dāng) GC 與 GR 結(jié)合后，GR 被激活，脫掉兩個(gè)HSP 90，形成GC-GR復(fù)合物。復(fù)合物轉(zhuǎn)入核內(nèi)并與GC 反應(yīng)元件（glucocorticoid responsive elements，GRE）上的 DNA 結(jié)合區(qū)相結(jié)合，調(diào)控基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子如活化蛋白-1（activator protein-1，AP-1）、核因子-κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）等，抑制炎癥反應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)［1，3］。

研究發(fā)現(xiàn)GC 抵抗的原因涉及其作用的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括GR 的異常、組蛋白去乙酰化酶2 活性降低及轉(zhuǎn)錄因子的異常等。隨著研究的深入，這些機(jī)制在激素抵抗型哮喘中的作用越來越受到肯定。

GR 異常 既往研究表明，GR 異常是激素作用不 敏 感 的 主 要 原 因 。 Goleva 等［2］發(fā) 現(xiàn) GC 抵 抗 與GRα 核易位缺失和 GRβ 表達(dá)升高有關(guān)，GRβ 抑制了GRα 在GC 反應(yīng)中的反式激活，削弱了其抗炎作用。GR 磷酸化也是GC 作用不敏感的原因之一。p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen-activated protein kinases，p38 MAPK）通路激活可使 GR 磷酸化，降低GR 與GC 的親和力、穩(wěn)定性、核易位及與DNA 的結(jié)合能力，而細(xì)胞因子如IL-2、IL-4、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha，TNF-α）可以激活 p38 MAPK 信 號(hào) 通 路 ，降 低 GC 與 GR 的 結(jié) 合 力 ，減 弱GC 的作用［4-5］。

新近研究發(fā)現(xiàn)了一些可能影響GR 功能的因素。在哮喘小鼠模型中，低氧可以通過激活p38 MAPK 信號(hào)通路從而抑制GRα 表達(dá)和核易位，且GRα 表達(dá)呈時(shí)間依賴性下降［6］。膜黏蛋白 1（mucin-1，MUC1）也被證明在激素抵抗型哮喘中有重要作用。與輕度哮喘患者和健康人相比，重度哮喘患者支氣管上皮細(xì)胞和外周血中性粒細(xì)胞MUC1 表達(dá)顯著下降，GR 226 位絲氨酸（GRser226）磷酸化水平增加。在哮喘小鼠模型中，敲除MUC1 后GC 的作用也明顯減弱［7］。另有研究發(fā)現(xiàn)GC 可有效抑制TNF-α 刺激人支氣管上皮細(xì)胞導(dǎo)致的細(xì)胞壞死性凋亡，下調(diào) MUC1 表達(dá)可抑制磷酸化 NF-κB p65 的表達(dá)和GRα 核易位，減弱GC 的抗壞死性凋亡作用［8］。Lea 等［9］的研究顯示，重度哮喘患者支氣管上皮細(xì)胞GRser226 和p38 MAPK 磷酸化水平增高，在人支氣管上皮細(xì)胞中，p38 MAPK 抑制劑聯(lián)合地塞米松可顯著增加GRα 核易位。隨著研究的深入，GR 在激素抵抗型哮喘發(fā)病機(jī)制中的作用越來越受到重視和肯定。目前很多研究致力于尋找影響GR功能的因素，恢復(fù)GC 作用的敏感性，這可能會(huì)成為未來治療激素抵抗型哮喘的有效策略。

組蛋白去乙酰化酶2 活性降低 既往研究表明組蛋白去乙?；?2（histone deacetylase 2，HDAC2）活性降低與 GC 抵抗有關(guān)。HDAC2 屬于組蛋白去乙?；讣易宓蘑耦悾ㄟ^逆轉(zhuǎn)核心組蛋白的高度乙?；谝种苹虮磉_(dá)中起重要作用［10-11］。 近年來研究發(fā)現(xiàn)某些因素可能影響HDAC2 的活性。Kim 等［12］研究表明，衣原體、流感嗜血桿菌等感染與哮喘小鼠激素抵抗相關(guān)，其作用是 通 過 miR-21/磷 脂 酰 肌 醇 3 激 酶（phosphatidylinositol 3 kinase，PI3K）/HDAC2 軸實(shí)現(xiàn)的，使用miR-21 或PI3K 抑制劑可恢復(fù)HDAC2水平，抑制氣道高反應(yīng)（airway hyperreactivity，AHR）并恢復(fù)糖皮質(zhì)激素作用的敏感性。反復(fù)的脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）刺激可誘導(dǎo)哮喘小鼠糖皮質(zhì)激素抵抗，LPS 刺激后HDAC2 表達(dá)顯著下調(diào)，導(dǎo)致激素作用不敏感［13］。HDAC2 失活在吸煙哮喘患者的糖皮質(zhì)激素抵抗中起關(guān)鍵作用，在香煙煙霧暴露的哮喘小鼠模型中，煙霧暴露可加重AHR和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，激活PI3K/蛋白激酶B（AKT）信號(hào)通路，降低 HDAC2 表達(dá)水平［10］。此外，研究發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，HDAC2 基因敲除小鼠氣道炎癥和黏液分泌增加，IL-17A 表達(dá)水平增加；反之，IL-17A 基因敲除能緩解氣道炎癥及HDAC2 下降水平，在HDAC2 基因敲除小鼠中敲除IL-17A 能緩解HDAC2 敲除導(dǎo)致的氣道炎癥和黏液分泌，說明HDAC2 與IL-17A 之間存在相互調(diào)控機(jī)制，構(gòu)成惡性循環(huán)，導(dǎo)致哮喘氣道炎癥反應(yīng)加重及黏液高分泌［11］。以上研究結(jié)果均說明了HDAC2 表達(dá)水平下調(diào)可能是激素抵抗型哮喘發(fā)病的一個(gè)重要原因，而煙霧以及病原體感染等會(huì)影響HDAC2 的活性。通過尋找提高HDAC2 活性的方法可能有助于激素抵抗型哮喘患者的治療。

低Th2 型哮喘與激素抵抗 傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為哮喘氣道炎癥通常是Th 細(xì)胞2 型介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，以嗜酸性粒細(xì)胞為主，對(duì)激素治療敏感。但在激素抵抗型哮喘中，Th17、Th1 細(xì)胞等非Th2 細(xì)胞占主導(dǎo)地位，且常以中性粒細(xì)胞為主。因此研究者根據(jù)不同Th 細(xì)胞引起的炎癥反應(yīng)將哮喘分為高Th2 型和低 Th2 型［14］，且近年來針對(duì)低 Th2 型哮喘中 Th17和Th1 細(xì)胞相關(guān)細(xì)胞因子的研究越來越受到重視。

IL-17 在激素抵抗型哮喘中的作用 IL-17 是一種主要由Th17 細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，其他類型細(xì)胞（肥大細(xì)胞等）也會(huì)產(chǎn)生，IL-17 介導(dǎo)氣道炎癥和氣道重塑，在哮喘中起多效性作用［15］。在臭氧暴露的哮喘小鼠模型中，IL-17A 單克隆抗體可以通過抑制p38 MAPK 信號(hào)通路上調(diào)GRα，從而改善GC 的作用［16］。此外，研究發(fā)現(xiàn)IL-17 與中性粒細(xì)胞活性相關(guān)，在中性粒細(xì)胞哮喘患者支氣管黏膜中，IL-17/22表達(dá)增高［17］。IL-17 也可以直接激活馬的外周血中性粒細(xì)胞，增加其活性，減少細(xì)胞凋亡［18］。臨床上，中性粒細(xì)胞哮喘患者常常對(duì)GC 不敏感，而IL-17 與中性粒細(xì)胞氣道炎癥密切相關(guān)。因此在中性粒細(xì)胞哮喘患者中，針對(duì)IL-17 治療可能是有效的。

Th1細(xì)胞因子在激素抵抗型哮喘中的作用 Th1細(xì)胞因子 TNF-α、干擾素 γ（Interferon gamma，IFN-γ）在激素抵抗型哮喘中也有重要作用。IFN-γ 可以通過酪氨酸激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子（The Janus kinase/signal transducer and activator of tranions，JAK/STAT）信號(hào)通路誘導(dǎo)氣道上皮細(xì)胞激素不敏感［19］。LI 等［20］研究發(fā)現(xiàn)激素抵抗型哮喘患者誘導(dǎo)痰中IL-27、IFN-γ 表達(dá)增高，在肺巨噬細(xì)胞中，IL-27/IFN- γ 通 過 髓 樣 分 化 因 子 88（myeloid differentiation factor，MyD88）信號(hào)通路介導(dǎo)激素不敏感 AHR，抑制 GRα 核易位。TNF-α 也與激素抵抗相關(guān)，在激素抵抗型哮喘小鼠模型中，TNF-α 降低了中性粒細(xì)胞氣道炎癥對(duì)GC 的敏感性，阻斷TNF-α 可恢復(fù)激素作用療效［21］。Britt 等［22］研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α、IFN-γ 在兒童氣道平滑肌細(xì)胞中誘導(dǎo)GC 抵抗，在 GC 存在的情況下，TNF-α/IFN-γ 處理細(xì)胞后，NF-κB p65 表達(dá)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子 1（signal transducers and activators of transcription 1，STAT1）磷酸化水平增強(qiáng)，GC 作用療效減弱，其中STAT1 是由IFN-γ 激活的轉(zhuǎn)錄因子，介導(dǎo)了NF-κB p65 的表達(dá)。此外，Mayumi 等［23］發(fā)現(xiàn)卵清蛋白特異性Th9 細(xì)胞過繼性輸入哮喘小鼠體內(nèi)，小鼠氣道炎癥以嗜酸性粒細(xì)胞為主，GRα 表達(dá)正常，但使用地塞米松不能抑制氣道炎癥，提示Th9 細(xì)胞可能參與了激素抵抗型哮喘的發(fā)病機(jī)制。

感染與激素抵抗型哮喘研究發(fā)現(xiàn)卵清蛋白構(gòu)建的哮喘小鼠長(zhǎng)期暴露于低劑量流感嗜血桿菌，引起Th2 相關(guān)的嗜酸性氣道炎癥向Th17 相關(guān)的中性粒氣道炎癥轉(zhuǎn)變，且長(zhǎng)期暴露于流感嗜血桿菌導(dǎo)致Treg 細(xì)胞的免疫抑制作用和巨噬細(xì)胞的吞噬作用受損，引起哮喘小鼠抗炎和促炎反應(yīng)失衡，導(dǎo)致黏液分泌增加和氣道重塑加重［24］。衣原體感染可導(dǎo)致哮喘氣道炎癥加重，嗜酸性粒細(xì)胞減少，中性粒細(xì)胞數(shù)目增加，GC 治療不能減輕氣道高反應(yīng)和中性粒氣道炎癥［12，25］。呼吸道合胞病毒感染也與哮喘加重和GC 抵抗有關(guān)，在呼吸道合胞病毒誘導(dǎo)的哮喘小鼠模型中，肺組織和肺巨噬細(xì)胞IFN-γ 和IL-27 表達(dá)增高，抑制 IFN-γ 和 IL-27 可 以 減 輕 氣 道 高反應(yīng)、減少巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)［26］。

肥胖或高脂飲食與激素抵抗型哮喘肥胖型哮喘被認(rèn)為是一種新的哮喘表型。用高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠，屋塵螨（house dust mite，HDM）構(gòu)建哮喘模型，小鼠表現(xiàn)出糖皮質(zhì)激素抵抗的特征，使用激素治療不能有效減輕氣道高反應(yīng)和氣道重塑。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，HDM 誘導(dǎo)的肥胖哮喘小鼠誘導(dǎo)性一氧化氮合成酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和精氨酸酶活性增高，與對(duì)照組相比，地塞米松不能減少肥胖哮喘小鼠的iNOS 和精氨酸酶的表達(dá)，提示肥胖哮喘患者的激素抵抗可能與一氧化氮代謝改變有關(guān)［27］。另有研究顯示，普通哮喘小鼠以嗜酸性粒細(xì)胞氣道炎癥為主，而HDM 誘導(dǎo)的肥胖哮喘小鼠肺組織和支氣管肺泡灌洗液中巨噬細(xì)胞顯著增加，對(duì)地塞米松治療不敏感，這種嗜酸性粒細(xì)胞到巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)變可能導(dǎo)致了激素抵抗［28］。此外，研究發(fā)現(xiàn)亞油酸代謝物13-S- 二烯酸（hydroxyoctadecadienoic acid，HODE）在哮喘小鼠模型中通過影響NF-κB 的表達(dá)導(dǎo)致激素抵抗，抑制NF-κB 可以改善 GC 抵抗，HODE 還可在人支氣管上皮細(xì)胞引起GRα 表達(dá)下調(diào)，從而解釋了肥胖患者易出現(xiàn)激素抵抗的原因［29］。

其他可能的機(jī)制

microRNA 與激素抵抗型哮喘 microRNA 是短序列的非編碼RNA 序列，通過調(diào)控mRNA 的穩(wěn)定性和翻譯來調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。近年來研究發(fā)現(xiàn)microRNA 可能在激素抵抗型哮喘中發(fā)揮重要作用。Kivihall 等［30］研究表明，哮喘患者支氣管上皮細(xì)胞中miR-146a 水平降低可能有助于哮喘中性粒細(xì)胞表型的發(fā)展。在體內(nèi)外哮喘模型中，miR-146a 由炎癥刺激產(chǎn)生，又可通過反饋機(jī)制發(fā)揮抗炎作用，外源性予以miR-146a 可以增強(qiáng)GC 的作用，有望成為一種新的治療策略［31］。Li 等［32］研究發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞哮喘患者痰中miR-9 表達(dá)顯著增高，用IFN-γ/LPS 處理肺巨噬細(xì)胞可以誘導(dǎo)miR-9 表達(dá)，減弱蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A，PP2A）活性，抑制GRα 核易位，而抑制miR-9 的表達(dá)可增加巨噬細(xì)胞中 PP2A 活性和 GRα 核易位，增強(qiáng) GC 作用的效應(yīng)。激素抵抗型哮喘患者miR-21 血清表達(dá)水平明顯高于激素敏感患者，提示可能與激素抵抗相關(guān)［33］。更多有關(guān)于microRNA 的研究正在進(jìn)行中，未來很有可能成為激素抵抗型哮喘治療的靶點(diǎn)。

自噬與激素抵抗型哮喘 新近研究發(fā)現(xiàn)自噬與中性粒氣道炎癥密切相關(guān)。在HDM 誘導(dǎo)的哮喘小鼠模型中，CD11c+細(xì)胞特異性自噬相關(guān)基因5（autophagy-related gene 5，Atg5）缺失導(dǎo)致自噬通路受損，小鼠自發(fā)氣道高反應(yīng)和嚴(yán)重的中性粒細(xì)胞氣道炎癥，研究發(fā)現(xiàn)樹突狀細(xì)胞自噬受損導(dǎo)致小鼠肺部 IL-17A 表達(dá)增高，抗 IL-17A 治療可降低 Atg5-/-小鼠的氣道高反應(yīng)和中性粒細(xì)胞氣道炎癥［34］。此外，自噬在重度哮喘與非重度哮喘患者相比，重度哮喘患者痰中性粒細(xì)胞和外周血嗜酸性粒細(xì)胞自噬水平顯著增高，地塞米松不影響外周血嗜酸性粒細(xì)胞自噬水平［35］，自噬也與重度哮喘患者的氣道重塑密切相關(guān)，抑制自噬可以減輕過敏性氣道炎癥、氣道高反應(yīng)和氣道重塑［36］。

結(jié)語激素抵抗型哮喘的治療一直是哮喘研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。GR 的改變?cè)诩に氐挚剐拖陌l(fā)病機(jī)制中有至關(guān)重要的作用，HDAC2、轉(zhuǎn)錄因子、自噬、肥胖、microRNA 等多種機(jī)制也通過直接或間接的方式進(jìn)一步加重激素抵抗。未來可以從不同發(fā)病機(jī)制入手，研發(fā)出有效治療激素抵抗型哮喘的藥物或佐劑，以期實(shí)現(xiàn)激素抵抗型哮喘治療上的突破。此外，由于哮喘存在不同內(nèi)型，對(duì)激素治療的反應(yīng)也不盡相同。在哮喘的治療中，當(dāng)患者出現(xiàn)激素抵抗時(shí)，臨床醫(yī)師需要考慮哮喘不同內(nèi)型的存在，通過對(duì)哮喘的分型預(yù)估激素作用的療效及時(shí)調(diào)整治療方案，為患者提供更加個(gè)體化的治療。

作者貢獻(xiàn)聲明朱桂萍 論文構(gòu)思、撰寫和修改。葉伶 論文修改。金美玲 寫作指導(dǎo)，論文修改。

利益沖突聲明所有作者均聲明不存在利益沖突。