秦碧媛，曾春芳

(四川省德陽市人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，四川 德陽 618000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是發(fā)病率、致死率均高的慢性氣道炎癥疾?。?～3］，每年導(dǎo)致數(shù)百萬人死亡［4］。眾所周知，該疾病是環(huán)境及基因共同作用導(dǎo)致，吸煙為首要的危險(xiǎn)因素［5］，早期僅為生物化學(xué)和細(xì)胞水平事件，無明顯癥狀，診斷困難，嚴(yán)重威脅人類健康。急性加重期的死亡率增加2.5%［6］，反復(fù)急性加重將降低患者的長期生存率［7，8］，因而，尋找能早期診斷COPD，早期發(fā)現(xiàn)COPD急性加重的生物標(biāo)記物成為研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)今，蛋白組學(xué)已經(jīng)廣泛運(yùn)用到生物標(biāo)記物的研究中［9～11］，新近研究發(fā)現(xiàn)，熱休克蛋白-27(heat shock protein-27，HSP-27)及親環(huán)蛋白(cyclophilin，CyP)在早期COPD患者中表達(dá)升高，具有一定特異性，可早期診斷，干預(yù)，改善預(yù)后?，F(xiàn)就上述兩種生物標(biāo)記物在COPD中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 HSP-27

HSP是細(xì)胞在一些應(yīng)激條件下，如熱休克，葡萄糖饑餓，或受到病原菌感染時(shí)高效表達(dá)的一族蛋白。作為一種分子伴侶，它不僅在應(yīng)激條件下高效表達(dá)，在生理情況下，也參與重要細(xì)胞生理活動(dòng)，如蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位，折疊和裝配，協(xié)助變性的蛋白重新折疊，或者將無法恢復(fù)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移給蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)，使之降解，從而避免進(jìn)一步傷害，因此HSP對(duì)細(xì)胞具有保護(hù)作用。除此之外，在受到感染和發(fā)生自身免疫疾病時(shí)，HSP可作為一重要抗原被免疫系統(tǒng)識(shí)別，因此在醫(yī)學(xué)方面的作用也日益收到重視。熱休克蛋白按分子量可分為 HPS60，HPS70，HSP90，HPS110及 SHPS家族(低分子量熱休克蛋白)［12］，HSP-27是低分子量HSP(sHSP)家族中重要的一員。當(dāng)細(xì)胞受到脅迫，如熱和氧化應(yīng)激等，熱休克轉(zhuǎn)錄因子與熱休克蛋白調(diào)節(jié)元件結(jié)合激活HSP-27基因，使HSP-27表達(dá)增加并且被磷酸化，磷酸化的HSP-27是一種具有保護(hù)細(xì)胞功能的活性形式，作為分子伴侶，促進(jìn)蛋白質(zhì)正確折疊，維持和保護(hù)蛋白質(zhì)構(gòu)象［13］，阻止其變性，聚集和沉淀;保護(hù)細(xì)胞免受自由基，熱，缺血等各種應(yīng)激損失，有抗氧化［14～16］，抗細(xì)胞凋亡，抗免疫損傷等作用。應(yīng)激時(shí)，HSP-27被誘導(dǎo)短暫升高，當(dāng)應(yīng)激事件終止時(shí)，HSP-27可立即下調(diào)至正常水平，它只在細(xì)胞保護(hù)需求增加時(shí)表達(dá)增加。已有大量研究發(fā)現(xiàn)血漿HSP-27在炎性疾病中表達(dá)增加，包括急性冠脈綜合征及慢性移植腎腎?。?7，18］。相較而言，該蛋白表達(dá)與 COPD 發(fā)生、發(fā)展、加重之間的關(guān)系正開始成為研究熱點(diǎn)。借助某些試驗(yàn)結(jié)果，我們認(rèn)為該生物標(biāo)記物有助于人類早期發(fā)現(xiàn)及評(píng)估病情嚴(yán)重程度:①可早期篩查及發(fā)現(xiàn)COPD:煙草與COPD的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)，煙草中含有4700化學(xué)物質(zhì)，其中含有的極高濃度的自由基和氧化劑，它們通過氧化應(yīng)激和炎癥機(jī)制，促進(jìn)了COPD 的形成和發(fā)展［19，20］。歐陽卿等［21］通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，COPD組肺組織中氧化應(yīng)激相關(guān)酶類較對(duì)照組表達(dá)水平普遍增高，提示吸煙COPD患者肺組織氧化應(yīng)激可能強(qiáng)于非COPD吸煙者，再次印證氧化應(yīng)激是COPD的重要機(jī)制。Kelsen等［22］報(bào)道吸煙者肺組織中HSP-27表達(dá)上調(diào)，Hacker等［23］發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于無 COPD的吸煙者，COPD患者血清HSP-27濃度更高;Ruicheng等［24］發(fā)現(xiàn)，HSP-27 在吸煙者肺組織中的表達(dá)上調(diào)，尤其是吸煙伴COPD患者;Jan Ankersmit等［25］針對(duì)94名健康的男性和女性吸煙者，研究其高解析度CT掃描、肺功能測(cè)試及血液樣本，發(fā)現(xiàn)HSP-27的水平與CT掃描發(fā)現(xiàn)的肺損傷具有顯著相關(guān)性。認(rèn)為血液中高水平的HSP-27能預(yù)示慢性阻塞性肺病早期階段的肺損害，而此時(shí)肺功能中肺容積的變化可能還在正常范圍，因而認(rèn)為HSP-27的蛋白質(zhì)有可能成為COPD早期檢測(cè)的新的血液生物標(biāo)志物，有助于該疾病早期發(fā)現(xiàn)，早期干預(yù)，改善疾病的預(yù)后。②評(píng)估COPD的嚴(yán)重程度:HSP-27具有抗凋亡作用［26］，該作用使其成為內(nèi)在的免疫調(diào)節(jié)劑有可能控制COPD的過度炎癥介質(zhì)反應(yīng)。我們已知，HSP-27隨著細(xì)胞保護(hù)需求增加時(shí)表達(dá)增加［27］，COPD是慢性炎癥性疾病，故而在穩(wěn)定期及急性加重期其HSP-27都高于正常人群，而急性加重期，HSP-27升高更為明顯，這將有助于我們臨床中鑒別患者癥狀加重是急性加重，還是本身肺功能差，甚至是急性左心衰導(dǎo)致。Hacker等［23］研究發(fā)現(xiàn)，血清HSP-27水平將隨著的COPD嚴(yán)重性而進(jìn)行性升高，這可能與后期COPD患者肺組織及其他組織釋放更多HSP-27入血有關(guān)系，我們現(xiàn)在知道，COPD是全身炎癥性疾病，但其全身性炎癥反應(yīng)是肺局部炎癥反應(yīng)的“溢出”，還是由于致炎因素(如煙草)在氣道和全身合并發(fā)生，尚存爭(zhēng)議。該實(shí)驗(yàn)也許能為“溢出理論”提供某些依據(jù)。從HSP-27在穩(wěn)定期及急性加重期表達(dá)差異，現(xiàn)在我們認(rèn)為血清HSP-27有可能作為COPD新標(biāo)記物，判斷疾病的嚴(yán)重程度，是否存在急性加重，在指導(dǎo)治療上有重要作用。但因?yàn)檠錒SP-27在許多具有不良的預(yù)后的慢性疾病中表達(dá)升高，如惡性腫瘤［28～30］，白血病［27］、腎功能損傷和和心血管疾病等，因此作為一種用于新的生物標(biāo)記物，還需深入研究，確定它的臨界值，以提高臨床應(yīng)用的靈敏性、特異性。

2 CyP

CyP是發(fā)現(xiàn)于1984年的一族胞漿蛋白，因其能與免疫抑制劑環(huán)孢霉素A(cyclosporinA，CsA)結(jié)合而得名，CyP家族在整個(gè)蛋白質(zhì)組中僅占據(jù)一部分，但廣泛存在，非常保守，具有多功能的特性使CyP在整個(gè)細(xì)胞生命期內(nèi)扮演著至關(guān)重要的角色。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)CyP家族具有多種生物學(xué)活性，包括通過催化含脯氨酸的寡肽底物順反異構(gòu)作用的肽脯氨酰順反異構(gòu)酶(peptidyl-prolylcis-trans isomerases，PPIase)而幫助蛋白質(zhì)折疊和組裝;起到分子伴侶的作用，在應(yīng)激反應(yīng)中參與調(diào)節(jié)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑［31］，并影響 RNA的剪接過程，參與蛋白質(zhì)翻譯［32］，細(xì)胞周期調(diào)節(jié)及調(diào)控細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)有重要作用［33］，其作用涉及抑制T細(xì)胞活化信號(hào)的傳導(dǎo)、肽基脯氨酸順反異構(gòu)酶活性、伴侶分子活性、人類類固醇激素受體的活化調(diào)節(jié)等。人類的CyP可分為幾個(gè)亞家族，目前陸續(xù)已經(jīng)大約有130種CyP同源異構(gòu)體被發(fā)現(xiàn)和克隆。

人類親環(huán)蛋白A(CyPA)是由165個(gè)氨基酸組成，分子量為18 kDa的胞漿蛋白，存在于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，被首個(gè)認(rèn)為是抗免疫反應(yīng)藥物的胞漿結(jié)合蛋白，通過催化脯氨酰肽鍵的順反異構(gòu)化來調(diào)節(jié)大量蛋白的活性［34～37］，研究顯示，CyPA 在缺氧，氧化應(yīng)激及炎癥的誘導(dǎo)下在多個(gè)組織中表達(dá)增加［38～40］，參與蛋白質(zhì)折疊、裝配與運(yùn)輸，參與免疫抑制，還可介導(dǎo)膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)，發(fā)揮前炎性因子的功能，并且在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要作用。從而認(rèn)為CypA在炎癥、腫瘤中扮演著重要作用，而氧化應(yīng)激、炎癥正是COPD發(fā)病機(jī)制中的中心環(huán)節(jié)，故COPD與CyPA的關(guān)系逐漸引起科研人員重視。Ruicheng等［24］研究發(fā)現(xiàn)，CyPA在COPD患者肺組織中表達(dá)增加，尤其是吸煙的COPD患者中更為明顯，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，無論有無COPD，吸煙者的吸煙指數(shù)對(duì)CyPA的表達(dá)沒有明顯影響。眾所周知，煙草通過氧化應(yīng)激及炎癥機(jī)制促進(jìn)了COPD的發(fā)生發(fā)展，因而，吸煙者肺組織的CyPA表達(dá)增加，與氧化應(yīng)激有密切關(guān)系，炎癥也起到一定作用。而CyPA的表達(dá)在吸煙的COPD患者高于非吸煙者的COPD患者，則說明缺氧和炎癥更多參與到了COPD的形成發(fā)展中。但鑒于CypA與COPD關(guān)系的研究仍較少，它的表達(dá)與急性加重是否存在聯(lián)系，與全身炎癥的關(guān)系如何，尚未闡明，但初步的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)提示該標(biāo)記物在研究中的廣闊前景。

人類親環(huán)蛋白B(CyPB)由208個(gè)氨基酸組成，因自身N末端特定信號(hào)序列被引導(dǎo)定位至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或線粒體中的蛋白。CyPB與CyPA的同源性很高，其核心序列幾乎相同，與CyPA有64%的同源性，CyPB可與淋巴細(xì)胞結(jié)合［41］，調(diào)節(jié)環(huán)孢霉素介導(dǎo)的免疫抑制。Soo-Taek等［42］通過對(duì)穩(wěn)定期COPD患者及急性加重期COPD患者的痰液進(jìn)行包括CyP B在內(nèi)的數(shù)種生物標(biāo)記物檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)該生物標(biāo)記物在穩(wěn)定期表達(dá)不明顯而在急性加重期患者的痰液中表達(dá)升高。目前其在COPD急性加重期患者中升高的機(jī)理尚不明確，有可能CyPB參與了該疾病的形成和發(fā)展，也有可能是疾病的產(chǎn)物之一，同理于與炎性反應(yīng)標(biāo)記物CRP［43］，CyPB有望成為COPD急性加重的生物標(biāo)記物之一。

3 展望

HSP-27與CyP具有氧化應(yīng)激保護(hù)，調(diào)控炎癥的發(fā)生、細(xì)胞凋亡，抗免疫損傷等作用，近年研究逐漸深入和廣泛，有望成為早期診斷及鑒別是否急性加重的簡(jiǎn)便靈敏的指標(biāo)，但它們具體的作用機(jī)制，調(diào)節(jié)和影響因素尚不明了，是否能將該生物標(biāo)記物作為標(biāo)靶進(jìn)行干預(yù)進(jìn)而改善疾病的進(jìn)程更缺乏實(shí)驗(yàn)依據(jù)，研究前景非常廣泛，亟待更多的實(shí)驗(yàn)闡明。

［1］張維，唐榮珍.慢性阻塞性肺疾病肺康復(fù)治療新進(jìn)展［J］.實(shí)用醫(yī)院臨床雜志，2012，9(5):230-233.

［2］Macnee W.Pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease［J］.Clin Chest Med，2007，28(3):479-513.

［3］Hogg JC.Lung structure and function in COPD［J］.Int J Tuberc Lung Dis，2008，12:467-479.

［4］Halbert RJ，Natoli JL，Gano A，et al.Global burden of:systematic review andmeta-analysis［J］.Eur Respir J，2006，28:523-532.

［5］Silverman EK，Spira A，ParéPD.Genetics and genomics of chronic obstructive pulmonary disease［J］.Proc Am Thorac Soc，2009，6:539-542.

［6］Patil SP，Krishnan JA，Lechtzin N，et al.In-Hospital Mortality Following Acute Exacerbations of Chronic Obstructive Pulmonary Disease［J］.Arch Intern Med，2003，163(10):1180-1186.

［7］Ai-Ping C，Lee KH，Lim TK.In-Hospital and 5-Year Mortality of Patients Treated in the ICU for Acute Exacerbation of:A Retrospective Study［J］.Chest，2005，128(2):518-524.

［8］Berkius J，Nolin T，Mardh CG，etal.Characteristics and Long-Term Outcome of Acute Exacerbations in Chronic Obstructive Pulmonary Disease:An Analysis of Cases in the Swedish Intensive Care Registry during 2002-2006［J］.Acta Anaesthesiol Scand，2008，52(6):759-765.

［9］Kinnula VL，Ishikawa N，Bergmann U，et al.Proteomic approaches for studying human parenchymal lung diseases［J］.Expert Rev Proteomics，2009，6:619-629.

［10］Casado B，Iadarola P，Luisetti M，et al.Proteomics-based diagnosis of chronic obstructive pulmonary disease:the hunt for new markers［J］.Expert Rev.Proteomics，2008，5:693-704.

［11］Chen H，Wang D，BaiC，etal.Proteomics-based biomarkers in chronic obstructive pulmonary disease［J］.J.Proteome Res，2010，9:2798-2808.

［12］Akerfelt M，Trouillet D，Mezger V，et al.Heat shock factors at a crossroad between stress and development［J］.Ann N Y Acad Sci，2007，113:15-27.

［13］Bryantsev AL，Kurchashova SY，Golyshev SA et al.Regulation of stress-induced intracellular sorting and chaperone function of Hsp27(HspB1)in mammalian cells［J］.Biochem J，2007，407:407-417.

［14］Arrigo AP.The cellular‘networking'of mammalian Hsp27 and its functions in the control of protein folding，redox state and apoptosis［J］.Adv Exp Med Biol，2007，594:14-26.

［15］Jammes Y，Steinberg JG，Delliaux S，et al.Chronic fatigue syndrome combines increased exercise-induced oxidative stress and reduced cytokine and Hsp responses［J］.J Intern Med，2009，266:196-206.

［16］ChangWH，Tien CL，Chen TJ，et al.Decreased protein synthesis of Hsp27 associated with cellular toxicity in a cellmodel of Machado-Joseph disease［J］.Neurosci Lett，2009，454:152-156.

［17］Park HK，Park EC，Bae SW，et al.Expression of heat shock protein 27 in human atherosclerotic plaques and increased plasma level of heat shock protein 27 in patients with acute coronary syndrome［J］.Circulation，2006，114:886-893.

［18］Djamali A，Reese S，Oberley T，et al.Heat shock protein 27 in chronic allograft nephropathy:a local stress response［J］.Transplantation，2005，79:1645-1657.

［19］MacNee W，Tuder RM.New paradigms in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease I［J］.Proc Am Thorac Soc，2009，6:527-531.

［20］Kirkham P，Rahman I.Oxidative stress in asthma and:antioxidants as a therapeutic strategy［J］.Pharmacol，Ther，2006，111:476-494.

［21］歐陽卿，胡瑞成，戴愛國，等.慢性阻塞性肺疾病與非慢性阻塞性肺疾病吸煙者肺組織蛋白質(zhì)組學(xué)比較分析［J］.中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)，2010，26(1):81-87.

［22］Kelsen SG，Duan X，JiR，etal.Cigarette smoke induces an unfolded protein response in the human lung:a proteomic approach［J］.Am J Respir Cell Mol Biol，2008，38:541-550.

［23］Hacker S，Lambers C，Hoetzenecker K，et al.Elevated HSP27，HSP70 and HSP90 alpha in chronic obstructive pulmonary disease:markers for immune activation and tissue destruction［J］.Clin Lab，2009，55:31-40.

［24］Hu R，Ouyang Q，Dai A，et al.Heat shock protein 27 and cyclophilin A associate with the pathogenesis of COPD［J］.Respirology，2011，16:983-993.

［25］Jan Ankersmit H，Nickl S，Hoeltl E，et al.Increased serum levels of HSP27 as amarker for incipient chronic obstructive pulmonary disease in young smokers［J］.Respiration，2012，83(5):391-399.

［26］Vander Heide RS.Increased expression of HSP27 protects canine myocytes from simulated ischemia-reperfusion injury［J］.Am J Physiol Heart Circ Physiol，2002，282:H935-941.

［27］Szerafin T，Hoetzenecker K，Hacker S，etal.Heatshock proteins27，60，70，90alpha，and 20S proteasome in on-pump versus off-pump coronary artery bypass graft patients［J］.Ann Thorac Surg，2008，85(1):80-87.

［28］Ciocca DR，Calderwood SK.Heat shock proteins in cancer:diagnostic，prognostic，predictive，and treatment implications［J］.Cell Stress Chaperones，2005，10:86-103.

［29］Kang SH，Kang KW，Kim KH，et al.Upregulated HSP27 in human breast cancer cells reduces Herceptin susceptibility by increasing Her2 protein stability［J］.BMC Cancer，2008，8:286.

［30］Tweedle EM，Khattak I，Ang CW et al.Low molecular weight heat shock protein HSP27 is a prognostic indicator in rectal cancer but not colon cancer［J］.Gut，2010，59:1501-1510.

［31］Yoko O，Kazvo Y，MiyazakiM，et al.Role of Cyclophilin B in Activation of Interferon Regulatory Factor-3［J］.The Journal of Biological Chemistry，2005，280:18355-18360.

［32］AnsariH，Greco G，Luban J.Cyclophilin A peptidyl-prolyl isomerase activity promotes ZPR1 nuclear export［J］.Mol Cell Biol，2002，22(20):6993-7003.

［33］Chen AP，Wang GL，Qu ZL，et al.Ectopic expression of ThCYP1，a stress-responsive cyclophilin gene from Thellungiella halophila，confers salt tolerance in fission yeast and tobacco cells［J］.Plant cell reports，2007，26:237-245.

［34］Chen ZJ，VetterM，Chang GD，et al.Cyclophilin A functions as an endogenous inhibitor formembrane-bound guanylate cyclase-A［J］.Hypertension，2004，44:963-968.

［35］Syed F，Rycyzyn MA，Westgate L，et al.A novel and functional interaction between cyclophilin A and prolactin receptor［J］.Endocrine，2003，20:83-90.

［36］Brazin KN，Mallis RJ，F(xiàn)ulton DB，et al.Regulation of the tyrosine kinase Itk by the peptidyl-prolyl isomerase cyclophilin A［J］.Proc Natl Acad Sci，2002，99:1899-904.

［37］Lee SP，Hwang YS，Kim YJ，et al.Cyclophilin a binds to peroxiredoxins and activates its peroxidase activity［J］.JBiol Chem，2001，276:29826-29832.

［38］Ostergaard L，Simonsen U，Eskildsen-Helmond Y，et al.Proteomics reveals lowering oxygen alters cytoskeletal and endoplasmatic stress proteins in human endothelial cells［J］.Proteomics，2009，9:4457-4467.

［39］Jin ZG，Melaragno MG，Liao DF，et al.Cyclophilin A is a secreted growth factor induced by oxidative stress［J］.Circ Res，2000，87:789-796.

［40］Arora K，Gwinn WM，Bower MA，et al.Extracellular cyclophilins contribute to the regulation of in ammatory responses［J］.J Immunol，2005，175:517-522.

［41］Carpentier M，Allain F，Slomianny MC，et al.Receptor Type I and Type IIBinding Regions and the Peptidyl-Prolyl Isomerase Site of Cyclophilin B Are Required for En-hancementof T-Lymphocyte Adhesion to Fibronectin［J］.Biochemistry，2002，41(16):5222-5229.

［42］Soo-Taek U，Seung AK，An Soo J，et al.Comparison of Protein Profiles in Sputum between and Acute Exacerbation of COPD［J］.Open Journal of Respiratory Diseases，2012，2:25-30.

［43］Bircan A，Gokirmak M，Kilic O，et al.C-Reactive Protein Levels in patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease:Role of Infection［J］.Med Princ Pract，2008，17:202-208.