YAP/TAZ在慢性鼻-鼻窦炎伴鼻息肉及其相关疾病哮喘中的表达及意义

冯瑞瑞 柴向斌

(山西医科大学第一临床学院 山西医科大学第一临床附属医院耳鼻咽喉头颈外科 太原030001)

慢性鼻-鼻窦炎 (chronic rhinosinusitis，CRS)是耳鼻咽喉科最常见的疾病之一，是至少持续12周，以鼻及鼻窦黏膜炎症为特征的一组疾病。根据有无鼻息肉可分为2种亚型：慢性鼻-鼻窦炎伴鼻息肉型(CRS with nasal polyps，CRSwNP)和慢性鼻-鼻窦炎不伴鼻息肉型(CRS without nasal polyps,CRSsNP)，CRSwNP又根据嗜酸性粒细胞浸润情况分为嗜酸性粒细胞性CRSwNP(eosinophili CRSwNP，Eos CRSwNP)和非嗜酸性粒细胞性CRSwNP(non-Eos CRSwNP)[1-2]。哮喘(bronchial asthma，BA)是一种异质性疾病，有着多种临床特征。CRSwNP和BA属同一气道多因素导致的异质性疾病，发病机制目前尚不完全清楚，组织重塑在其中备受关注[3-4]。组织重塑可以发生在与炎症或机械损伤有关的任何器官。CRS组织重塑的主要病理改变包括异常上皮细胞增殖、基底膜增厚、纤维化和鳞状上皮化生[1]，BA的气道重塑是炎症细胞浸润和气道结构改变。有学者[3]发现，Yes相关蛋白(Yes-associated protein YAP)和具有PDZ 结合基序的转录辅激活物(transcriptional coactivator with PDZ binding motif，TAZ)在CRSwNP及BA中呈高表达状态。现就YAP/TAZ在组织重塑方面的表达，在CRSwNP及BA的表达及作用做一综述。

1 与YAP/TAZ促组织重塑有关的信号通路

Sudol[5]于1994年首次报道了YAP。YAP主要由转录增强子相关结合域(transcriptional enhancer associated domain，TEAD)、WW结构域、氨基末端富含脯氨酸结构域、CC结构域、SH3结合基序、14-3-3结合位点、转录激活区域以及羧基末端PDZ相互作用基序构成[6]。YAP的相对分子质量约为65 kD,富含脯氨酸，是细胞内多功能的连接蛋白和转录共激活因子。人类YAP基因位于染色体11q22区，能够合成2种多肽链YAP1和YAP2，两者均参加Hippo通路，其中YAP1含有1个WW结构域，YAP2含有2个结构域。YAP缺乏DNA结合结构域，但是其羧基末端含有转录激活结构域，所以被称为转录共激活因子[7]。Hippo通路是一个功能较为广泛的信号转导通路，YAP/TAZ则是其下游主要的效应蛋白之一，受到细胞和组织结构的调节，同时也受到其他信号的影响，包括机械转化、Wnt信号及Notch代谢信号等。Hippo通路能够接受来自上游的刺激，如各种刺激因子、低氧等而发挥作用，同时也能够与其他通路相互联系共同将信号转化为细胞内的反应，引起下游YAP/TAZ蛋白的反应，进而促进组织重塑。

1.1 YAP/TAZ与Hippo通路 YAP和TAZ最初发现于河马级联通路(Hippo pathway)。该通路是一条由一系列核心激酶和转录因子组成的高度保守的激酶链[4,8]。哺乳动物 STE20样激酶 1/2(MST1/2)和磷酸化肿瘤抑制基因(LATS1/2)代表其Hippo通路的上游成分。它们通过磷酸化将信息传递至YAP，而磷酸化的YAP与被称为14-3-3或Retina的细胞质适配分子相结合，封闭于细胞质中或退化，导致YAP失去转录共激活作用。Hippo通路上游成分失活后会释放YAP进入细胞核，引发YAP共同转录激活作用，然后通过结合并激活Tead家族转录因子来刺激促进增殖和抑制凋亡基因的表达[8]。TAZ是哺乳动物的YAP类似物，同样受Hippo通路的调节[9]。YAP/TAZ 是一种多功能转录激活因子，是Hippo通路的下游效应，起负调控作用，参与多种细胞反应，与细胞增殖及代谢密切相关[9]。

1.2 YAP/TAZ与机械信号 细胞增殖和组织再生的过程在受到物理约束或机械信号影响后，通过激活Hippo通路来限制细胞过度增殖，从而防止组织的过度生长[9]。参与信号转导的机械信号主要包括细胞形状及极性、流体剪切应力和张力等。这些机械信号对多种器官结构的生长都有影响。越来越多的证据表明，YAP/TAZ是机械输入转化为基因表达过程中关键的机械敏感性传感器[10]。YAP/TAZ能够直接阅读剪切应力、细胞形状和细胞外基质等广泛机械信号，并将它们转化、参与特异性转录程序之中。另外细胞外基质构象变化和机械应力还可以激活并聚合肌动蛋白(F-actin)。F-actin能够抑制LATS活性并诱导YAP/TAZ进入细胞核，引发转录共激活[10]。YAP/TAZ的这种机械转导对于驱动干细胞行为和组织再生发挥着重要作用，也揭示了异常细胞力学能够导致多种疾病的发生，例如纤维化、肺动脉高压、炎症和癌症等[11]。1.3 YAP/TAZ与Wnt信号通路 分泌性信号转导分子Wnt家族在发育、组织稳态和细胞周期中具有重要而广泛的作用。β-连环蛋白(β-catenin)是Wnt信号传递的主要效应因子。YAP/TAZ是Wnt信号通路转录的介质之一。YAP/TAZ作为β-catenin破坏复合物的组成部分，分布于细胞质中，这种复合物含量与β-catenin呈正相关。Wnt抑制β-catenin的磷酸化，不仅维持β-catenin的稳定，同时也促进YAP/TAZ反应的积累和激活，进而调控组织稳态[12-13]。当Wnt通路被激活时，YAP/TAZ从破坏复合物中脱落，进入细胞核中开始积累并激活Wnt/ YAP/TAZ的依赖性生物效应；当Wnt通路受到抑制时，YAP/TAZ是泛素连接酶(β-TrCP)对复合物和β-catenin灭活所必需的[14]。吴俊华等[15]研究发现，CRSwNP组织中Wnt5A表达明显升高，它们认为Wnt5A可能通过调节炎症反应及组织重塑而参与CRS，尤其是NP。

1.4 YAP/TAZ与转化生长因子-β 转化生长因子-β(transforming gromth factor-β，TGF-β)是促纤维化的重要组成成分，Smad是TGF-β的重要效应蛋白。近年来有研究[16]发现，当Hippo通路失活时，YAP/TAZ可以与Smad 2/3-Smad4复合体发生物理性结合并进入细胞核，导致核内积累增多，进而影响多种转录程序发挥生物活性，如促进伤口愈合。也有专家[17]研究发现YAP及TGF-β对Smads的协同作用，他们认为成纤维细胞中的力传导与TGF-β诱导纤维化过程中促纤维化基因表达的程序密切相关。

1.5 YAP/TAZ与Th17细胞 TAZ可以调节CD4 阳性Th17细胞的分化，促进Th17细胞相关基因的表达，并且是Th17细胞介导的炎性疾病所必需。有学者[18-20]研究发现，TAZ可能通过以下2种机制来调节Th17细胞的分化：其一，TAZ直接激活RORγt(孤核受体)并阻断Foxp3(TGF-b诱导的调节性T细胞系特异性转录因子)对RORγt的抑制，从而增加Th17特征基因的表达，增强Th17细胞的分化；其二，TAZ通过减少Tip 60介导的Foxp 3乙酰化作用来抑制调节性T细胞的发育，并将其靶向蛋白酶体降解。编码抑制蛋白基因3(suppressor of cytokine signalling 3，SOCS3)负向调控白细胞介素-6(interleu kin-6，IL-6)信号。IL-6诱导T细胞分化为Th17细胞，这是Th17细胞分化的关键，但他们与TAZ的关系还有待进一步研究[20]。

1.6 YAP/TAZ与Notch信号 Notch信号是短距离信号相互作用最成熟的介质之一，相邻细胞通过该信号相互控制彼此的命运，包括细胞存活、分化、增殖和凋亡。已有文献报道[21]Notch信号转导是炎症后组织修复过程中YAP/TAZ活化的下游效应通路之一。其相互作用的主要方式包括：YAP/TAZ介导的Notch配体或受体直接转录调节，通过YAP/TAZ与Notch细胞内结构域(Notch intracellular domain，NICD)共同对靶基因进行转录调节。NICD释放并转运到核内，导致包括增殖相关基因在内的Notch靶基因的转录[22]。在组织微环境中，细胞机械信号也可以经YAP/ TAZ来调节Notch信号[11]。有学者[23-24]研究发现Notch-1信号激活IL-33在CRSwNP患者鼻黏膜上皮细胞中表达，并伴有异常分化，而IL-33在嗜酸性粒细胞性CRS中显著高表达，导致黏蛋白基因和蛋白表达增加，以及杯状细胞增生。

1.7 YAP/TAZ与G蛋白偶联受体 G蛋白耦联受体(proteincoupled receptors，GPCRs)是从外到内传递信号的质膜受体的最大家族。多种代谢调节剂、激素和生长因子作为细胞外信号，通过诱导不同类别的GPCRs对Hippo通路进行调节，进而能够诱导或抑制YAP/TAZ活性[13,19]。有报道[13]显示，血清溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid，LPA)和鞘氨醇1磷酸(S1P)通过G12/13耦联受体抑制Hippo通路LATS 1/2，从而激活YAP/TAZ，后者参与LPA诱导的基因表达、细胞迁移和增殖等。Rho GTP 酶介导 GPCR 对 YAP 的调控，LPA、S1P、凝血酶、雌激素等与 Gα12/13、Gαq/11、Gαi/o 耦联激活RhoGTP酶，进而激活YAP活性；相反，肾上腺素、胰高血糖素等与Gαs 耦联抑制RhoGTP酶，从而抑制YAP活性[25-26]。有学者[18]认为鼻窦黏膜中的LPA可能通过上调LPA受体来发挥在CRS中炎症介质的作用。

2 YAP/TAZ与CRSwNP及BA的相关性

2.1 YAP/TAZ与CRSwNP YAP在CRSwNP中 能 够 促 进鼻息肉细胞的增殖、参与组织重塑。邓慧仪等[27]通过检测NP中 YAP、Tead1、核蛋白Ki-67抗原、TSLP、IL-33 等的mRNA表达水平，发现NP中存在 Hippo 通路的活化；再进一步研究发现 YAP与Ki-67 表达增加呈正相关，初步提示NP中细胞的过度增殖与YAP有关。Shieh等[28]研究发现TGF-β1通过经典的Smad2/3依赖性途径和人鼻成纤维细胞中的结缔组织生长因子connective tissue growth factor，CTGF)诱导及分泌介导胶原蛋白途径表达。此外，TGF-β1、CTGF和胶原蛋白在人类CRSsNP鼻黏膜标本中高表达，提示它们参与CRSsNP的组织重塑。当Hippo通路失活时，YAP/TAZ可以与Smad 2/3-Smad4复合体发生物理性结合并进入细胞核，导致核内积累增多。这说明YAP/TAZ与TGF-β、Smad相互作用并促进CRSwNP的组织重塑。Ramezanpour等[29]研究发现Th17细胞因子可能通过破坏黏膜屏障，加快其渗漏而促进CRSwNP的发展。TAZ同样可以调节Th17细胞的分化，进而参与介导炎性疾病的发生[19]。Wang等[30]研究发现Th17细胞因子在CRSwNP形成机制中起一定作用，而且Th17细胞和Th2细胞途径相互作用，有利于Th2细胞反应的发展。那么可以推测TAZ促进了CRSwNP的发生、发展。

2.2 YAP/TAZ与哮喘 哮喘是一种异质性疾病，分为4种炎症表型：小细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和混合细胞表型。哮喘的病理特点是炎症细胞浸润和气道结构改变，即气道重塑。炎症细胞浸润可能是通过释放炎症介质和生长因子来启动和延续气道重塑的重要效应。先前研究[29]发现在哮喘患者的气道平滑肌细胞和支气管上皮细胞YAP/TAZ的表达增加。YAP/TAZ可能通过多种机制参与哮喘的发病机制：第一，机械力对相关基因的调节作用。哮喘的气道重塑特点是大量肺动脉内皮细胞(PAECs)收缩，伴随着对气道内腔和气道壁的机械冲击[31]。有研究[32]报道50 kPa的弹性模量能够诱导YAP/TAZ表达，进而促进肺动脉内皮细胞(pulmonary artery PAECs)的增殖和迁移。第二，TAZ能够促进Th17细胞的分化，是Th17分化和Th17细胞介导的炎性疾病的必要因素[19]。Evrasovic等[33]认为，Th17分泌的IL-17A是影响气道平滑肌细胞(airway smooth muscle cells，ASMC)重塑的严重哮喘的独立危险因素。第三，与哮喘气道重塑有关的细胞因子也有激活YAP/TAZ的作用，例如，邓慧仪等[27]报道鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一种生物活性脂质，通过S1PR/ Rho相关蛋白激酶(ROCK)途径诱导YAP的去磷酸化和核定位，或者通过结合G12/13耦联受体抑制Hippo通路LATS 1/2，从而激活YAP/TAZ，导致哮喘患者气道中气道平滑肌细胞(ASMC)的增殖、迁移和收缩。第四，最近发现YAP可以调节血管内皮细胞以促进血管生成[34]，血管生成是哮喘气道重塑的共同特征[35]。

2.3 CRSwNP与BA 目前“同一气道，同一疾病”的理念备受关注。韩德民院士[31]指出：上、下呼吸道炎症相互影响的机制可能包括在相似的组织学结构和遗传基础上，通过共同的炎症反应、神经反射和骨髓反应及血液循环等机制相互作用和影响。有学者[32]认为上呼吸道炎症可以通过各种通道引起下呼吸道炎症，进而可以诱发或加重BA的发作。

流行病学调查显示有接近23%的CRS伴有BA，同时BA患者中80%伴有鼻部症状。大多数学者通过实验得出结论：嗜酸性粒细胞性CRSwNP与BA存在着一定的联系。其中，Ragab等[36]将CRS患者分为哮喘、小气道疾病(SAD)和正常下气道(NLA)3个亚组，通过比较中鼻道灌洗液和支气管肺泡灌洗液中嗜酸性粒细胞数目得出：BA亚组中的主要炎症细胞是嗜酸性粒细胞。Joe等[37]也认为嗜酸性粒细胞是CRSwNP与BA的共同效应细胞。在BA炎性发生机制研究中，Th2细胞释放的细胞因子介导嗜酸性粒细胞的扩散、激发以及募集。同时IL-4、IL-13等嗜酸性粒细胞趋化因子与 IL-5 能够共同促进嗜酸性粒细胞介导的炎症反应[38]。有研究认为，在BA的炎症表型中以嗜酸性粒细胞性BA最常见，约占50%[39]，并且50%以上严重嗜酸性粒细胞型BA患者中，血液和痰中嗜酸性粒细胞增加与疾病控制和预后有关，血液中嗜酸性粒细胞增多症反映BA的严重程度[40]。张敏等[34]对51例CRSwNP患者进行前瞻性研究提出：鼻窦Lund-Mackay评分、哮喘病程、严重BA百分率、前1年BA的发作次数、口呼出气一氧化氮、鼻息肉中嗜酸性粒细胞进入程度、血嗜酸性粒细胞百分率和绝对值在EosCRSwNP组较non-EosCRSwNP组显著增高。

3 总结与展望

CRS是耳鼻喉科常见疾病之一，对患者的生理、心理有着严重影响。目前关于CRSwNP的发病机制尚不清楚，有众多的假说与理论猜测，其中组织重塑理论备受关注。近些年来，随着对Hippo通路研究的深入，对YAP/TAZ在组织重塑、纤维化性疾病及肿瘤等疾病发病机制研究的不断发展，我们发现在CRSwNP患者的鼻黏膜中YAP/TAZ呈高表达状态，YAP/TAZ在CRSwNP疾病中如何发挥作用，以及与其他气道重塑信号因子间的相互作用仍有待深入研究。研究YAP/TAZ在CRSwNP不同亚型、BA组织中的表达，对疾病机制的研究、预后的判断都有着重要的指引作用。同时YAP/TAZ也是疾病治疗的潜在靶点，为解决临床问题提供新的治疗思路。