賴天文（廣東醫(yī)科大學附屬東莞第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，廣東東莞 523721）

支氣管哮喘簡稱哮喘，是全球范圍內發(fā)病率較高的慢性異質性氣道疾病，全球約有3.34 億哮喘患者，且每年與之相關的死亡人數(shù)高達1.8 億[1]。其臨床表現(xiàn)主要為反復發(fā)作的喘息、氣急，伴或不伴胸悶或咳嗽等癥狀；氣道病理改變表現(xiàn)為氣道高反應性、可變的氣流受限以及氣道重塑。哮喘發(fā)病機制復雜，由遺傳因素和環(huán)境因素共同作用所致，涉及神經(jīng)系統(tǒng)、內分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等多系統(tǒng)相關的多個基因轉錄、翻譯及翻譯后修飾等過程的改變。由于哮喘發(fā)病機制未明晰，目前尚未建立理想的治療方法。

基因的轉錄和翻譯，到最終蛋白質發(fā)揮作用的過程決定生物的表型和功能。這一復雜的過程中，蛋白質翻譯后修飾（protein translational modifications，PTMs）是蛋白質生物合成的關鍵步驟，官能團的添加、折疊或去除均會導致蛋白質功能的急劇改變[2]，進而影響疾病的發(fā)生、發(fā)展。PTMs 是指蛋白質在RNA 翻譯后進行的一系列共價修飾，磷酸化、乙?；?、泛素化和糖基化是較為常見的類型。本文總結了PTMs 在哮喘發(fā)病機制中的研究進展，提出現(xiàn)存問題及展望。

1 磷酸化在哮喘發(fā)病機制中的作用

磷酸化是指在蛋白質或中間代謝產(chǎn)物上加磷酸基團的過程，主要發(fā)生在絲氨酸和蘇氨酸上，激活或抑制各種酶或受體，從而調節(jié)不同的信號通路，控制細胞的新陳代謝、生長和分化、免疫反應和細胞凋亡等。哮喘發(fā)病機制中的蛋白磷酸化修飾包括與炎癥因子信號轉導和轉錄激活相關STAT6 的磷酸化[3]、細胞有絲分裂相關paxillin 蛋白的磷酸化[4]、細胞凋亡相關Caspase-9 的磷酸化[5]、程序性壞死相關混合系激酶區(qū)域樣蛋白MLKL 的磷酸化[6]、效應蛋白激酶如肌球蛋白輕鏈激酶[7]和蛋白激酶C 的底物MARCKS 的磷酸化[8]等。目前已發(fā)現(xiàn)哮喘中磷酸化的蛋白涉及P38/MAPK 通路[9-12]、PI3K/Akt 通路[13-14]、NF-κB/IκB 通路[15-16]、TGF-β/Smad 通路[17]等。

2 乙?；谙l(fā)病機制中的作用

乙?；侵竿ㄟ^乙?；D移酶在分子中加入乙酰基的過程。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多種蛋白質可以發(fā)生乙?；揎棧ńM蛋白、P53 和微管蛋白等。根據(jù)蛋白質乙?；稽c的不同，乙?；梢员环譃? 種類型：Nα-乙?；?、賴氨酸乙?；蚈-乙?；痆18]。乙?；揎棇Ω鞣N細胞信號傳導、細胞核功能及相關通路調控有調節(jié)作用，可以改變關鍵的代謝酶類的功能。在哮喘患者中發(fā)現(xiàn)，外周血單個核細胞（PBMC）中過氧化還原蛋白6（Peroxiredoxin-6）賴氨酸乙?；斤@著升高[19]，去乙?；?（SIRT1）缺陷加重哮喘病情[20]。據(jù)哮喘動物模型研究報道，IL33 存在乙?；揎梉21-22]，哮喘易感基因ORMDL3 啟動子的乙?；D移酶p300 數(shù)量增加[23]，以及染色質組蛋白乙酰化修飾[24-27]等。在哮喘患者的治療中，糖皮質激素將組蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）募集到激活的炎癥基因轉錄復合物，逆轉激活炎癥基因的組蛋白乙酰化，從而抑制哮喘中被激活的多種炎癥基因[28]。此外，在哮喘治療的動物模型研究中，具有抗炎作用龍膽苦苷（GPS）可以上調SIRT1 的表達，而下調乙酰核因子κB（NF-κB）p65 的表達[29]。

3 泛素化在哮喘發(fā)病機制中的作用

泛素化修飾通過E3 泛素連接酶和去泛素化酶的協(xié)同作用，參與了包括蛋白酶體降解、轉錄調控、蛋白-蛋白相互作用的調控、內吞作用、自噬、DNA 修復和細胞周期調控等多種生理過程[30]。其中，E3 泛素連接酶如AMFR[31]、Cul5[32]、MID1[33]、Itch[34]、Fbw7[35]、Parkin[36]、Cbl-b[37]、TRIM21[38]和去泛素化酶USP38[39]在哮喘疾病發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用。此外，泛素-蛋白酶體途徑在細胞內蛋白質的選擇性降解中起著核心作用[40]，參與哮喘的疾病進程[41]，可降解參與細胞功能的關鍵蛋白質，如炎癥基因等，有望緩解治療哮喘的炎癥反應[42]。

4 糖基化在哮喘發(fā)病機制中的作用

糖基化是在糖基轉移酶作用下將糖基轉移至蛋白質，與蛋白質上的氨基酸殘基形成糖苷鍵的過程。蛋白質經(jīng)過糖基化作用，形成糖蛋白。糖基化不僅極大地提高了機體蛋白質組的多樣性，而且對蛋白質的功能、穩(wěn)定性和亞細胞定位等有著重要的影響[43]。免疫球蛋白同型和保守的Fc 糖基化位點通常決定了抗體的下游活性，其中糖基化的復雜性和程度有助于其結合Fc 受體和激活補體的能力[44-45]，包括母乳免疫球蛋白G（IgG）的糖基化狀態(tài)[46-47]、牛奶蛋白的糖基化[48]、谷物類過敏源的糖基化[49]、晚期糖基化終產(chǎn)物受體（RAGE）[50-51]、高度糖基化的細胞黏附分子（黏蛋白）[52-53]以及其他靶向受體[54]等都與哮喘的發(fā)生、發(fā)展密切相關。此外，基于糖基化修飾減輕哮喘發(fā)作的藥物如Omalizumab[55]、kaempferol-3-O-rhamnoside[56]為哮喘的治療提供了新的思路。

5 脂質化在哮喘發(fā)病機制中的作用

脂質化是指蛋白質在核糖體合成后與疏水脂質分子進行共價結合的一種PTMs。脂質介質是肥大細胞和嗜堿性粒細胞所共有，參與哮喘的發(fā)生和發(fā)展[57]。白三烯（LTs）包括半胱氨酸白三烯（CysLTs）和白三烯B4（LTB4）是最有效的炎癥性脂質介質，在哮喘和其他炎癥性疾病的病理生理中起著核心作用[58]。白三烯通路抑制對哮喘極具治療意義，其相關的花生四烯酸脂氧合酶通路在哮喘中起著關鍵作用[59-62]。作為關鍵的細胞膜脂類和信號分子的鞘脂在哮喘發(fā)展，尤其是肥大細胞鞘脂中發(fā)揮重要作用[63-65]，其中ORMDL3 是哮喘的易感基因，其作用與調節(jié)鞘脂穩(wěn)態(tài)相關[66-67]。必需脂肪酸衍生的免疫化解劑，即脂素、化解素、保護素和乳脂素，是一種抗炎化合物，利于緩解哮喘和 過敏[68]。

6 亞硝基化在哮喘發(fā)病機制中的作用

一氧化氮（NO）是有機體內一種重要的氣體信號小分子，通過介導S-亞硝基化修飾、酪氨酸硝基化修飾等翻譯后修飾，影響蛋白質的生物活性、穩(wěn)定性、亞細胞定位以及蛋白質間相互作用，從而導致蛋白質結構和功能的改變，繼而影響細胞的多種病理和生理過程。其中，蛋白質巰基亞硝基化修飾是NO 與蛋白質半胱氨酸殘基中的自由巰基（-SH）共價結合形成亞硝基硫醇（SNOs）的過程。研究發(fā)現(xiàn)，嚴重哮喘患者氣道s-亞硝基硫醇耗竭[69]，并伴有S-亞硝基谷胱甘肽還原酶（GSNOR）活性顯著增加，以及氣道高反應性增加[70]。此外，β2-腎上腺素能受體（β2AR）的S-亞硝基化修飾是哮喘患者脫敏以及支氣管松弛的重要因素[71-72]。由于GSNOR 通過S-亞硝基谷胱甘肽（GSNO）的分解代謝在體內調節(jié)SNOs 和NO，在哮喘的抗炎和平滑肌松弛活性等發(fā)揮重要作用，GSNOR 抑制劑已成為治療急性哮喘的潛在藥物[73]。

7 蛋白水解在哮喘發(fā)病機制中的作用

蛋白酶對蛋白質的降解性水解作用，可去除未組裝的蛋白質亞單位和錯誤折疊的蛋白質，并可將給定的蛋白質減少到小肽或氨基酸水平以維持蛋白質濃度穩(wěn)態(tài)。蛋白酶家族主要包括絲氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶。絲氨酸蛋白酶在哮喘發(fā)病機制、促進炎癥和氣道重塑中起著重要作用[74]。此外，塵螨中絲氨酸蛋白酶變應原與哮喘的發(fā)生、發(fā)展緊密相關[75]。絲氨酸蛋白酶抑制劑甲磺酸nafamostat 和甲磺酸gabexate 在哮喘小鼠模型中減弱過敏原誘導的氣道炎癥和嗜酸性粒細胞增多，具有治療意義[76]。半胱氨酸蛋白酶變應原引起氣道上皮細胞的組織損傷，激活2 型固有淋巴細胞介導的氣道炎癥[77]。塵螨中半胱氨酸蛋白酶變應原影響哮喘疾病的發(fā)生、發(fā)展[78-79]。金屬蛋白酶33（ADAM33），作為Th2細胞因子和生長因子的激活劑發(fā)揮著重要的生物學作用，與兒童和成人哮喘有關[80-82]。金屬蛋白酶ADAM8在哮喘患者中表達增加[83]，與白細胞從血管募集到氣道部位誘導氣道炎癥相關[84]。

8 結語與展望

PTMs 在生命體內普遍發(fā)生，且一個蛋白質會有多種PTMs 位點，從而極大地豐富了蛋白質的種類和功能。隨著特異性蛋白質修飾位點檢測、純化方法和質譜技術的不斷進步，近年來蛋白質組中PTMs 調控位點的鑒定和定量研究呈指數(shù)增長趨勢。這些研究大多證明，PTMs 廣泛參與到包括哮喘在內的多種疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中。所以研究PTMs 對揭示哮喘的發(fā)生、發(fā)展機制以及探尋治療靶點具有重要的意義。

然而，包括巴豆酰化、棕櫚酰化、琥珀?；?、二羥基異丁?；?、乳酸化、氨基酰化及組蛋白甲基化等新型的PTMs 在哮喘的研究中尚未見文獻報道。而且，我們應該注意到PTMs 多數(shù)情況下并不是單一起作用，而是多種修飾聯(lián)合發(fā)揮作用，如糖皮質激素將配體結合磷酸化修飾的糖皮質激素受體（GR），并將HDAC2 募集到激活的炎癥基因轉錄復合物，逆轉激活炎癥基因的組蛋白乙?；M而緩解哮喘的病程[85]?？梢?，單純一種PTMs 的研究難以闡明哮喘的生理病理機制。但是目前針對多種類型的PTMs 以拮抗或組合的方式在哮喘中發(fā)揮作用的研究極少。所以，未來的研究除揭示哮喘疾病中新的PTMs 外，對不同蛋白質修飾類型、修飾位點時空特征、功能關系、調控機制和蛋白質相互作用等影響哮喘發(fā)生、發(fā)展的研究是其主要方向。

此外，由于PTMs 的普遍性、多樣性和復雜性等，對其在哮喘疾病整體水平上認識還比較困難，所以對已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了的PTMs 在哮喘中的作用機理以及生物學意義還有待進一步研究，最終為探索哮喘的發(fā)生、發(fā)展機制以及提供靶向治療等提供新思路。

志謝：本述評撰寫過程中，得到了課題組陳紹鵬老師的大力協(xié)助，在此表示感謝！