劉函曄 陳正愛 劉衛(wèi)東 崔 弘

(延邊大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，延吉 133002)

哮喘是普遍的公共衛(wèi)生問題，其發(fā)病率在世界范圍內(nèi)不斷上升，特別是在工業(yè)化城市人口中，影響到全世界5%～10%的人口。然而，部分重癥哮喘患者對(duì)長(zhǎng)效β-腎上腺素能受體激動(dòng)劑產(chǎn)生依賴性或難以接受抗炎糖皮質(zhì)激素等藥物，且處于嚴(yán)重發(fā)病和威脅生命的高風(fēng)險(xiǎn)中，僅不到50%的患者能達(dá)到可接受的臨床控制[1]。

1 S1P的來源

鞘磷脂是真核細(xì)胞脂質(zhì)雙層中普遍存在的成分。鞘氨酰鞘氨醇(N-?；拾贝?是鞘脂的骨架，由神經(jīng)酰胺合成和鞘脂周轉(zhuǎn)產(chǎn)生。鞘脂在分解代謝過程中，神經(jīng)酰胺脫?；a(chǎn)生鞘氨醇。鞘氨醇由鞘氨醇激酶1和2(SphK1和SphK 2)磷酸化形成一磷酸鞘氨醇(sphingosine 1-phosphate，S1P)[2]。S1P可以通過可逆去磷酸化和鞘氨醇化降解，也可以通過磷酸水解酶不可逆地裂解成磷酸乙醇胺和十六烷基化合物從而被S1P降解。

2 S1P及其受體的生物學(xué)功能

S1P含5種G蛋白偶聯(lián)受體，被稱為S1P1-5，大多數(shù)細(xì)胞表達(dá)一種或多種S1P受體亞型。S1P受體均可與 S1P以較高的親和力結(jié)合并通過受體間相互作用參與增殖、遷移和血管生成等關(guān)鍵的細(xì)胞過程[3]。S1P的不同受體均有不同的G蛋白家族的耦合特性：如S1P1有Gi/o家族耦合特性，S1P2有Gi/o，Gi2/i3以及GQ蛋白家族的特性，這種耦合特性可直調(diào)節(jié)小GTP酶(Rho、Rac和Ras)[4]。此外發(fā)現(xiàn)，內(nèi)皮細(xì)胞中可檢測(cè)到豐富的S1P1，有研究發(fā)現(xiàn)成年小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞質(zhì)膜上的 S1P1與炎癥黏附分子豐度負(fù)相關(guān)，因此，S1P具有調(diào)節(jié)血管發(fā)展和微血管屏障功能[5]。在內(nèi)皮細(xì)胞的促炎反應(yīng)過程中，抑制 S1P及其受體可抑制過敏反應(yīng)炎癥，S1P2受體的抑制完全消除了內(nèi)皮細(xì)胞中TNF-α誘導(dǎo)的血管細(xì)胞黏附分子1(VCAM-1)和細(xì)胞間黏附分子1 (ICAM-1)表達(dá)。抑制S1P與S1P2結(jié)合可以直接抑制NF-kB通路參與細(xì)胞因子反應(yīng)和由其誘導(dǎo)產(chǎn)生的內(nèi)皮細(xì)胞促炎反應(yīng)[6]。

3 S1P及其受體在哮喘細(xì)胞應(yīng)答中作用

3.1S1P與肥大細(xì)胞 肥大細(xì)胞(mast cell，MC)是血液中的一種粒細(xì)胞，廣泛分布于皮膚和內(nèi)臟黏膜下的微血管中，可分泌多種細(xì)胞因子。MCs長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是哮喘過敏性氣道反應(yīng)的關(guān)鍵效應(yīng)細(xì)胞。接觸過敏原后，MCs結(jié)合IgE而活化，導(dǎo)致隨后的脫顆粒及生物活性介質(zhì)釋放[7]。研究表明，S1P是MCs產(chǎn)生的鞘脂代謝物，且已被證實(shí)是過敏原誘導(dǎo)的MCs活化的重要調(diào)節(jié)劑，臨床研究表明S1P在慢性哮喘的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用，其可破壞呼吸系統(tǒng)上皮細(xì)胞屏障，激活膽堿能受體[8]。在哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液(BALF)中觀察到S1P水平升高，表明S1P在過敏反應(yīng)中及MC依賴性炎癥反應(yīng)中有重要作用?？乖碳さ?MCs將 S1P釋放到間質(zhì)中可以顯著調(diào)節(jié)炎癥過程，且鞘氨醇激酶(SPHK)抑制劑治療顯著改善了小鼠哮喘模型的免疫反應(yīng)，特定的SPHK抑制劑在過敏性哮喘的MC依賴性小鼠模型中可減弱氣道高反應(yīng)性和炎癥[9]。microRNA(miRNA)是MCs發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在MC的生長(zhǎng)、分化和遷移中起關(guān)鍵作用。研究表明，miR221通過IgE-抗原復(fù)合物調(diào)節(jié)細(xì)胞周期并刺激顆粒和細(xì)胞因子釋放MCs，且其在哮喘小鼠中明顯上調(diào)[10]。目前已經(jīng)證明幾種miRNA可靶向影響S1P信號(hào)傳導(dǎo)途徑，如miR-130a-3p和miR-613靶標(biāo)SphK2，miR133b和miR-363靶標(biāo)S1PR1。截至筆者撰稿，未有實(shí)驗(yàn)闡明miRNA、S1P、MCs間的關(guān)系，需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究。

3.2S1P與淋巴細(xì)胞 淋巴細(xì)胞中，Th2淋巴細(xì)胞驅(qū)動(dòng)免疫炎癥反應(yīng)并引發(fā)過敏性哮喘。轉(zhuǎn)錄因子 GATA3是 Th2淋巴細(xì)胞表達(dá)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，其參與 Th2細(xì)胞因子的合成，如 IL-4，IL-5，IL-9和 IL-13。這些細(xì)胞因子刺激與過敏級(jí)聯(lián)相關(guān)的其他免疫細(xì)胞的成熟，如嗜酸性粒細(xì)胞和MCs。其中IL-4和IL-13驅(qū)動(dòng)免疫球蛋白類轉(zhuǎn)向IgE作用于B淋巴細(xì)胞[11]。在慢性過敏性哮喘中，IgE激活的MCs分泌嗜酸性粒細(xì)胞，如 IL-3，IL-4、IL-5、和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺( GM-CSF1)等[12]。S1P是淋巴細(xì)胞從次級(jí)淋巴器官進(jìn)入體循環(huán)的主要調(diào)節(jié)劑。血漿中的S1P主要由紅細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，淋巴樣S1P由淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞分泌。由于S1P裂解酶的高活性，組織中僅能維持較低水平的S1P。大多數(shù)血漿S1P可與高密度脂蛋白結(jié)合，通過調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞生成在免疫穩(wěn)態(tài)中起重要作用，淋巴結(jié)中B細(xì)胞和T細(xì)胞及來自胸腺的成熟 T細(xì)胞和天然殺傷T細(xì)胞的排泄都需要S1P表達(dá)。S1P信號(hào)傳導(dǎo)在體內(nèi)外均能刺激TH17分化。研究發(fā)現(xiàn)，在S1P1的C末端區(qū)域具有磷酸化缺陷的小鼠在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)模型中顯示了TH17-顯性免疫應(yīng)答和增強(qiáng)的神經(jīng)炎癥。在該模型中，促炎細(xì)胞因子IL-6和IL-17及關(guān)鍵的TH17轉(zhuǎn)錄因子p-Stat3也得到了增強(qiáng)[13]。S1P1在癌癥免疫中可介導(dǎo)Stat3激活，而Stat3可直接促進(jìn)S1P1表達(dá)[14]。

3.3S1P與其他細(xì)胞 除了上述免疫細(xì)胞外，多種細(xì)胞還可參與哮喘炎癥反應(yīng)，如巨噬細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞(DC)，嗜堿性粒細(xì)胞等。研究表明巨噬細(xì)胞表達(dá)高水平的S1P，其激活S1P2和S1P3并觸發(fā)促炎介質(zhì)CCL2，IL-1β和IL-18表達(dá)[15]。Arlt等[16]的研究表明，脂多糖(LPS)誘導(dǎo)成熟期DC暴露于S1P或FTY720可降低IL-12產(chǎn)生。S1P4可調(diào)節(jié) DC分化，并可能影響 TH17細(xì)胞分化，在自身免疫中發(fā)揮潛在作用[17]。在肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中S1P可以增加連環(huán)蛋白和概念蛋白含量，并增加細(xì)胞的跨細(xì)胞電阻，使其黏附連接結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；也可直接影響巨噬細(xì)胞精氨酸和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶活性。除了促進(jìn)精氨酸合成外，TGF-β和 IL-10的促炎細(xì)胞因子也在S1P刺激的巨噬細(xì)胞中起作用。由此可見，S1P促進(jìn)了一種新的巨噬細(xì)胞表型[18]。另有研究表明，與表征載脂蛋白M(APOM)結(jié)合的S1P在內(nèi)皮細(xì)胞中發(fā)揮抗凋亡作用[19]。

4 S1P及其受體在哮喘氣道平滑肌及氣道重塑中的作用

S1P具有調(diào)節(jié)炎癥和氣道重塑期間氣道平滑肌功能，已經(jīng)提出S1P通過刺激人ASM細(xì)胞增殖影響氣道重塑，其中一種機(jī)制是通過S1P通過RhoA依賴性抑制肌球蛋白磷酸酶[20]。調(diào)節(jié)氣道抵抗力的毒蕈堿受體(MR)信號(hào)傳導(dǎo)與哮喘相關(guān)MR下游信號(hào)傳導(dǎo)導(dǎo)致外周氣道收縮，該過程涉及SphK的激活和細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平的釋放。有研究表明S1P全身性給藥提高小鼠整個(gè)肺模型的氣道阻力和膽堿能活性。通過微陣列分析鑒定氣道平滑肌細(xì)胞中可經(jīng)S1P調(diào)控的有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的88個(gè)基因的兩倍或更多，包括參與細(xì)胞增殖和氣道重塑的基因(HBEGF，TGFB3，TXNIP，PLAUR，SERPINE1)、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)基因(RGS4，RGS2，DUSP5，MAP2K3，DGKH)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因(NR4A1，NR4A3，EGR3，F(xiàn)OSB)[21]。已有研究表明HBEGF、RGS4和PLAUR等在哮喘患者氣道中上調(diào)。S1P的五種受體在氣道平滑肌中可表達(dá)三種(S1P1-3),S1P2和S1P3是平滑肌細(xì)胞中基因表達(dá)所必需的。但與S1P3相反，S1P2不通過鈣發(fā)出信號(hào)，但可能與G12/13偶聯(lián)并激活細(xì)胞中的Rho相關(guān)激酶途徑[21]。

5 S1P受體激動(dòng)劑、拮抗劑

根據(jù)S1P及其受體在機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的生物學(xué)反應(yīng)，可通過拮抗或激動(dòng)S1P相關(guān)受體來抑制哮喘或更為嚴(yán)重的氣道重塑等。FTY-720是S1P的合成類似物，主要激動(dòng)S1P1、S1P3、S1P4、S1P5受體，經(jīng)FTY-720治療后哮喘小鼠Th2相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子受到抑制，進(jìn)一步證明其可消除急性過敏原激發(fā)后的過敏性炎癥和氣道高反應(yīng)性[22]。SEW-2871是一種S1P1選擇性激動(dòng)劑，可參與多種免疫炎癥反應(yīng)過程，SEW-2871處理的小鼠中TNF-α、IFN-γ水平顯著下降，提示其在淋巴細(xì)胞運(yùn)輸和發(fā)育的調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用[23]。JTE-013是一種S1P2拮抗劑，通過抑制S1P2介導(dǎo)的支氣管上皮NF-κB活化和CCL 3產(chǎn)生抑制哮喘變應(yīng)性反應(yīng)。除上述受體選擇性激動(dòng)劑和拮抗劑外列出如SEW-2871(S1P1選擇性激動(dòng)劑)、VPC-44116(S1P1拮抗劑)等受體激動(dòng)劑及拮抗劑(表1)。

表1 S1P受體激動(dòng)劑/拮抗劑

6 展望

綜上所述，S1P可增加炎癥產(chǎn)生并破壞呼吸系統(tǒng)上皮細(xì)胞屏障完整性，在細(xì)胞內(nèi)外均影響炎癥發(fā)生，另一方面S1P可直接參與平滑肌的生物學(xué)反應(yīng)， 影響氣道重塑。反復(fù)接觸變應(yīng)原可誘發(fā)支氣管哮喘急性發(fā)作、炎癥因子分泌及氣道重塑，成為哮喘發(fā)生的主要特征，且氣道重塑是哮喘慢性化、持續(xù)化、嚴(yán)重化的病理基礎(chǔ)。激活的膽堿能受體等也與哮喘和慢性阻塞性肺病有關(guān)。本綜述對(duì)S1P及其受體在哮喘中作用進(jìn)行歸納整理并推測(cè)對(duì)其受體及相關(guān)下游炎癥通路的研究是切實(shí)可行的，但仍有部分S1P受體激動(dòng)劑和拮抗劑與哮喘關(guān)系尚未深入研究，可通過對(duì)其S1P/S1PR等下游通路的進(jìn)一步檢測(cè)和對(duì)相關(guān)炎癥因子的表達(dá)推測(cè)其對(duì)炎癥的抑制作用。