廖禮彬，吳 娜，姚雪萍

(新疆醫(yī)科大學(xué)1. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織胚胎學(xué)教研室、2. 第二附屬醫(yī)院、3. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院機能中心，新疆 烏魯木齊 830017)

哮喘是危害人類健康的常見慢性呼吸道疾病，兒童的發(fā)病率較高，且可遷延至成年，損傷肺功能影響生活質(zhì)量。1項2011～2018 年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，我國14歲以下兒童哮喘的患病率3.3%。其中4～6歲兒童哮喘患病率最高[1]。雖然兒童患病率最高，但老年哮喘(>65歲)的死亡率卻居各

收稿日期：2021-08-09，修回日期：2021-10-17

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金(No 2018D0C156)

作者簡介：廖禮彬(1983- ),男，博士，講師，研究方向：神經(jīng)生物學(xué)，E-mail:hunanzero@126.com；

姚雪萍(1984- )，女，碩士，高級實驗師，研究方向：神經(jīng)生理學(xué)與呼吸生理學(xué)，通信作者，E-mail:55yaoxp@sina.cn

年齡段之首，約占哮喘死亡患者的50%[2]。目前認為，哮喘的發(fā)病機制為氣道炎癥和高反應(yīng)性(airway hyper reactivity，AHR)。盡管使用舒張支氣管藥物和抗炎類藥物可以緩解哮喘急性期癥狀，但并不能治愈哮喘和顯著降低哮喘惡化進程?？蒲泻歪t(yī)療工作者們多年來從炎癥因子相互作用、神經(jīng)調(diào)節(jié)失衡、上皮細胞和氣道平滑肌功能異常等方面入手，不斷探究哮喘更深層次的發(fā)病機制。多巴胺是人體重要的神經(jīng)遞質(zhì)，在呼吸道及哮喘機制的研究中歷經(jīng)興衰。最初人們認為多巴胺的功能僅為促進支氣管血管收縮，1970年，Aviado等[3]給貓、狗、兔子和山羊等靜脈注射多巴胺后，肺阻力略有上升。且這種增加可被支氣管中的α腎上腺素受體阻斷劑抑制。這種認識局限使多巴胺在呼吸道和哮喘中的研究停滯多年。直至1995年，Kobayashi等[4]在兔肺組織切片中發(fā)現(xiàn)多巴胺D1樣受體。2013年，Gong等[5]在OVA誘導(dǎo)的小鼠哮喘模型中，使用了多巴胺DRD1受體拮抗劑(SCH23390)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠炎癥明顯減輕，氣道阻力降低。提示多巴胺受體可能在哮喘的發(fā)病中起著一定作用。

該綜述將從炎癥、肺部神經(jīng)失調(diào)、氣道上皮細胞和平滑肌細胞功能障礙等方面，介紹多巴胺及其受體在哮喘發(fā)病中的作用。

1 多巴胺受體與哮喘氣道炎癥

哮喘的組織學(xué)特征是杯狀細胞增生、支氣管黏膜炎性細胞浸潤、粘膜下層增厚和上皮細胞脫落。 輔助性T(Th)細胞在免疫功能紊亂中起重要作用，參與哮喘的發(fā)生發(fā)展。 Th細胞分為4種亞型：分泌干擾素(IFN-γ)的Th1、分泌IL-4的Th2、產(chǎn)生IL-17的Th17細胞和CD4+CD25+Foxp3型的調(diào)節(jié)性T細胞。Th17細胞可釋放IL-17，并可募集中性粒細胞(NEUs)，進一步加重哮喘發(fā)作[6]。Treg細胞通過IL-10和TGF-β等細胞因子發(fā)揮作用，或通過細胞間接觸發(fā)揮作用。目前發(fā)現(xiàn)多巴胺受體在許多免疫細胞中均有表達，包括樹突狀細胞(DCs)和T細胞，但不同多巴胺受體在免疫應(yīng)答中的作用也是不同的，目前廣泛認可的多巴胺受體有5種，根據(jù)是否激活cAMP將受體分為兩大類，D1樣受體，包括DRD1和DRD5;D2樣受體,包括DRD2、DRD3、DRD4等。DRD1和DRD2屬于低親和性受體，與多巴胺結(jié)合后具有促炎作用[7]，而DRD3和DRD5屬于高親和性受體，與多巴胺受體結(jié)合具有抗炎作用[8-9]。

1.1 多巴胺及受體促進哮喘中Th17細胞活化原始T細胞也可以分化Th17細胞和調(diào)節(jié)性T細胞。Th17細胞分泌的IL-17A刺激嗜酸性粒細胞， 也募集中性粒細胞，這些細胞影響氣道平滑肌[10]，加重哮喘癥狀。在OVA誘導(dǎo)的哮喘模型中，使用D1樣受體拮抗劑SCH23390，支氣管肺泡灌洗液中Th17細胞顯著減少，中性粒細胞的浸潤減少，進一步研究發(fā)現(xiàn)D1樣受體可增強B細胞激活轉(zhuǎn)錄因子活性，進而增加Th17轉(zhuǎn)錄因子RORγt的表達。此外，D1樣受體拮抗劑抑制OVA哮喘中肺CD11c+抗原遞呈細胞產(chǎn)生IL-23[11]，D1樣受體拮抗劑SCH23390并不能區(qū)分DRD1和DRD5，所以在目前尚不能區(qū)分DRD5和DRD1在哮喘Th17激活中的作用。另一項研究發(fā)現(xiàn)，DRD5刺激小鼠CD4+T細胞促進T細胞的活化，對Th17炎性表型的分化有重要作用[12]。同時移植了DRD5缺陷樹突狀細胞的小鼠在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)也顯示出Th17細胞浸潤百分比顯著減少[9]。在屋塵螨(HDM)誘導(dǎo)的過敏實驗中，DRD3缺乏導(dǎo)致呼吸道嗜酸性粒細胞浸潤加劇。DRD3介導(dǎo)的CD4+T細胞信號在效應(yīng)細胞系的平衡中起著關(guān)鍵作用，有利于CD4+T細胞的炎癥[10]。

1.2 多巴胺及受體抑制調(diào)節(jié)性T細胞功能調(diào)節(jié)性T細胞是一種特殊的T細胞，在控制免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。Treg分為自然調(diào)節(jié)性T細胞和適應(yīng)性T細胞，自然調(diào)節(jié)性T細胞表現(xiàn)為CD4+CD25+T淋巴細胞(Tregs)，還表達特征性轉(zhuǎn)錄因子Foxp3。Treg細胞在哮喘中的主要功能是負性調(diào)節(jié)Th1、Th2和Th17細胞，以防止Th細胞過度活躍[13]。因此，Treg細胞的過度耗竭被證明會加重小鼠哮喘[14]。研究發(fā)現(xiàn)Treg細胞中存在多巴胺能系統(tǒng)，不僅DRD1和DRD2受體在Treg細胞有表達，促進多巴胺生成的酪氨酸羥化酶在Treg細胞中也有表達，多巴胺或選擇性D1樣受體激動劑通過激活Tregs中的D1樣受體，導(dǎo)致Tregs的抑制，從而減弱其抑制效應(yīng)T淋巴細胞(TEFs)的能力，結(jié)果TEFs被激活。因此，多巴胺可以激活Treg細胞的D1樣受體，并通過這種方式間接激活TEFs[15]。

1.3 多巴胺及受體對Th1/Th2分化的影響靜息期的Th細胞即CD4+T細胞受到外界或細胞因子刺激后會向Th1或Th2分化，Th1促進巨噬細胞活化，參與細胞免疫。Th2釋放IL-4、IL-5和IL-13細胞因子等參與體液免疫。在過敏性哮喘患者中，樹突狀細胞在激活原始T細胞中起著至關(guān)重要的作用。Th2細胞釋放多種促過敏性炎癥因子，這些炎癥因子激活嗜堿性粒細胞和嗜酸性粒細胞，增加哮喘患者氣道粘液分泌[16]. IL-5能刺激嗜酸性粒細胞的產(chǎn)生，促進嗜酸性粒細胞的分化、增殖和存活. IL-13具有與IL-4相似的功能，能提高氣道高反應(yīng)性。樹突狀細胞(DC)可以合成和儲存多巴胺，DC通過DC-T細胞相互作用向原始CD4細胞釋放多巴胺，并影響輔助性T細胞的分化[12]。用D2樣受體拮抗劑舒必利和奈莫那普利處理樹突狀細胞后，在這些樹突狀細胞和同種異體原始CD4之間的混合淋巴細胞反應(yīng)中，誘導(dǎo)T細胞分泌IL-5、IFN-γ。相反，特異性D1樣受體拮抗劑SCH-23390處理樹突狀細胞后， IL-5、IFN-γ分泌率降低，表明D1樣受體拮抗劑使T細胞的反應(yīng)轉(zhuǎn)向Th1。此外，D2樣受體拮抗劑不影響DC上CD86的表達水平以及IL-12的分泌[17]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠和人類的肺發(fā)育過程中，交感神經(jīng)經(jīng)歷了多巴胺能到腎上腺素能的轉(zhuǎn)換，在過敏原暴露的小鼠模型中，多巴胺DRD4通路增加了幼鼠肺部的Th2炎癥。這些可能部分解釋了幼兒易患哮喘的原因[18]。

2 多巴胺與肺部神經(jīng)調(diào)節(jié)

肺組織存在大量的感覺神經(jīng)纖維，當(dāng)氣道受到各種刺激時，感覺神經(jīng)纖維可以啟動保護性反射，如咳嗽、氣管收縮。肺部神經(jīng)的調(diào)控作用包括改變氣道張力、粘液分泌、炎癥等。哮喘患者在小氣管周圍有更密集的神經(jīng)纖維網(wǎng)，且對空氣中刺激物的反應(yīng)閾值降低[19]。AHR是哮喘的特征表現(xiàn)，雖然氣道炎癥一直被認為是AHR的主要驅(qū)動因素之一，但許多證據(jù)表明神經(jīng)活動和炎癥細胞與氣道神經(jīng)之間的相互作用才是AHR發(fā)生的關(guān)鍵因素[20]。免疫細胞可以合成并釋放神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)，包括乙酰膽堿、多巴胺和其他兒茶酚胺，在局部免疫調(diào)節(jié)和更復(fù)雜的神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)通路中起作用。模式識別受體(PRRs)受體(包括Toll樣受體(TLRs)和細胞因子受體(cytokine receptors，PRRs)不僅在免疫細胞上有表達，在神經(jīng)元上也被證實存在，為病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)同時調(diào)節(jié)免疫和神經(jīng)元功能[21]。大腦中星形膠質(zhì)細胞上的DRD2受體可以通過αB-晶體蛋白(CRYAB)調(diào)節(jié)先天免疫，使用DRD2激動劑喹吡羅可以減輕神經(jīng)毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氫吡啶(MPTP)誘導(dǎo)的小鼠慢性炎癥[22]。在OVA誘導(dǎo)的哮喘中，感覺神經(jīng)元部分通過血管活性腸肽-垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽受體(VIP-VPAC2)軸驅(qū)動CD4+和ILC2細胞產(chǎn)生IL-5等細胞因子，而產(chǎn)生的細胞因子又可以反向激活感覺神經(jīng)元[23]。在呼吸道中，多巴胺除了作為去甲腎上腺素前體外，還作為神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮作用。 人樹突狀細胞和Treg細胞選擇性表達酪氨酸羥化酶,可以催化酪氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喟桶?并釋放到組織間隙[15]。DRD1信號通過第二信使環(huán)磷酸腺苷(cAMP)負性調(diào)節(jié)NLRP3炎癥小體，cAMP與NLRP3結(jié)合并通過E3泛素連接酶MARCH7促進其泛素化和降解[7]。

3 多巴胺與氣道上皮和平滑肌功能

最初人們認為多巴胺受體只存在于肺組織血管上， 1995年，Kobayashi等[4]在兔肺組織切片中發(fā)現(xiàn)多巴胺D1樣受體，提示多巴胺可能在呼吸系統(tǒng)中有著更復(fù)雜的作用。最近的一項研究表明多巴胺D1樣受體拮抗劑SCH23390可以抑制乙酰膽堿收縮大鼠氣管環(huán)多巴胺的支氣管擴張作用[23]，表明多巴胺D1樣受體在氣道平滑肌上有表達，通過激活細胞內(nèi)cAMP的多種潛在信號通路誘導(dǎo)支氣管擴張。

Fig 1 Dopamine and dopamine receptor in pathogenesis of asthma

同時也有研究者發(fā)現(xiàn)氣道平滑肌上存在DRD2受體，通過cAMP調(diào)節(jié)氣管舒張[24]。

氣道上皮是氣道屏障的第一道防線，在啟動宿主防御和控制免疫應(yīng)答中起著重要作用。在哮喘基因組篩查和全基因組關(guān)聯(lián)(GWA)研究中發(fā)現(xiàn)了眾多哮喘相關(guān)的基因和基因位點都在氣道上皮細胞表達[25]. 這說明氣道上皮在健康個體和哮喘病理學(xué)中的重要性。氣道上皮為假復(fù)層單層柱狀上皮，由纖毛細胞、杯狀細胞、刷細胞、基細胞和小顆粒細胞等組成。纖毛細胞與粘液可將吸入的顆粒包裹在分泌的粘液中，纖毛將其向上輸送到口腔，然后被吞咽或咳出，這被稱為粘液纖毛清除系統(tǒng)。粘液成分尤其是粘蛋白的表達差異已被證實與哮喘的發(fā)病及死亡率相關(guān)[26]。粘蛋白是一種異質(zhì)性糖蛋白由MUCIN編碼，目前發(fā)現(xiàn)的粘蛋白已有21種，其中存在于呼吸道的主要為3種，氣道上皮細胞和杯狀細胞通常表達MUC5AC ，而黏膜下腺體的黏膜細胞主要表達MUC5B，它們對粘液的粘彈性和功能特性起著重要作用。哮喘患者的氣道高反應(yīng)性與MUC5AC的表達有密切關(guān)系[27]。多巴胺D1樣受體激動劑SK83959可明顯加重OVA致敏小鼠的支氣管粘液分泌[5]。進一步研究發(fā)現(xiàn)在氣道上皮細胞中也存在DRD1受體的表達，激活DRD1刺激人氣道上皮細胞產(chǎn)生cAMP、CREB磷酸化進而促進MUC5AC的mRNA和蛋白表達[28]。

哮喘的發(fā)生是復(fù)雜的病理和病理生理過程，包括各類炎癥細胞的浸潤、炎癥因子的相互作用、上皮細胞損傷以及氣道重塑。多巴胺及其受體在炎癥細胞上表達差異，影響著多種炎癥細胞活化及炎癥介質(zhì)的釋放，同時也影響著氣道粘液分泌和平滑肌的收縮(見Fig 1)。這為哮喘患者多巴胺的用藥，提供了更全面的思考。同時也提示，開發(fā)吸入性的肺部特異性多巴胺受體阻斷劑或激動劑，或許能夠控制和減輕哮喘患者癥狀。