增敏皮质激素治疗慢性阻塞性肺疾病的策略

吴 萌，张劲农

(华中科技大学附属协和医院呼吸科，湖北 武汉 430022)

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是严重威胁人类健康的重要疾病之一，迄今没有满意的治疗方法，相当一部分患者病情呈逐步恶化趋势［1］。慢性吸烟或长期吸入生物燃料烟雾诱发肺部慢性炎症，是导致COPD的主要成因。COPD与支气管哮喘都以气流受限为主要特点，但COPD的气流受限通常为不可逆或部分可逆。与哮喘对皮质激素(GC)治疗的良好反应相比，GC在COPD的治疗中并不能有效控制气道炎症的发展，也不能逆转气道炎症所导致的肺功能下降，即对GC治疗不敏感［2］，并且即使较大剂量的 GC用于治疗COPD，其效果仍然微乎其微。探讨增敏(或恢复)GC拮抗COPD炎症的方法值得引起我们的注意。

1 激素作用的分子学机制

GC通过与细胞浆内受体(GRs)结合后转运至细胞核内发挥抗炎效应。GRs是与GC结合的唯一受体。活化后的GRs通过抑制组蛋白乙酰转移酶活性和募集组蛋白脱乙酰基酶2(HDAC2)至炎症基因启动子，催化核因子-κB(NF-κB)相关组蛋白脱乙酰化，从而沉默相关促炎基因的表达。此外，GC还可通过抑制多种炎症因子、化学因子、黏附分子以及炎症蛋白酶和受体等促炎症因子的基因表达发挥抗炎作用。

磷酸肌醇-3-激酶(PI3Ks)为一蛋白酶类家族，包括Ia、Ib、II和III三型四类，其中以 I型 PI3Ks研究最多。Ia型PI3Ks具有PI3K-α、PI3K-(和PI3K-δ三个亚类，Ib型 PI3K只有 PI3K-γ一个亚类。PI3K-α、PI3K-(呈广泛分布，PI3K-δ 和 PI3K-γ 主要分布于血液和淋巴系统中。Akt是PI3K直接的下游靶酶。

COPD患者通常有大量烟雾接触史。慢性吸烟或长期吸入生物燃料烟雾导致肺组织面临双重氧化应激。首先烟雾所衍生的大量活性氧(ROS)和活性氮(RNS)直接刺激机体组织［3］，然后是烟雾中含有的ROS/RNS和其他有害颗粒，间接通过激活机体免疫防御机制，诱导气道上皮、肺泡巨噬细胞和肺组织淋巴细胞等释放促炎因子，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、多种含 CXC基团的化学趋化因子(如CXCL8和IP-10等)和细胞因子(如γ-干扰素和IL-8等)，促进中性白细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞和Th17等炎性细胞在肺内募集而形成炎症反应，导致内源性 ROS的过度产生［4，5］。此外，体外实验表明COPD患者与健康吸烟者相比，GC抑制肺泡巨噬细胞释放细胞因子(如IL-8)的能力明显降低［6］。吸烟者肺泡巨噬细胞激素抵抗效应也较非吸烟者高［7］。

肺部炎症反应可激活PI3K/Akt途径，导致Akt丝氨酸磷酸化，催化形成控制细胞内信号转导的一系列脂质信号，对细胞的增殖、分化、趋化以及炎症介质的产生发挥调控作用［8］，其中PI3K/Akt途径与GC的抗炎活性密切相关9。研究表明，烟雾或ROS可通过激活PI3Ks/Akt途径降低HDAC2活性;而拮抗PI3Ks/Akt途径或以外源性谷胱甘肽抗氧化，可阻抑烟雾或ROS所致的HDAC2活性降低，恢复 GC 抗炎的敏感性［9～11］。

2 增敏(或恢复)GC拮抗COPD炎症策略

导致GC不敏感的机制较为复杂，涉及多重环节，其中氧化应激是导致COPD患者对GC不敏感的重要原因，终效应为HDAC2活性降低，GC沉默促炎基因的效应减弱或消失［9，10，12］。

2.1 抗氧化剂 降低氧化应激，恢复GC的敏感性，可作为探索COPD治疗的首选途径。从这个角度出发，抗氧化剂或酶抑制剂有可能恢复COPD患者对GC的反应。

Rahman对既往文献的分析表明N-乙酰半胱氨酸(NAC)、可食用多酚等抗氧化剂对COPD患者是有益的，可清除氧自由基、控制NF-κB活化、抑制炎症基因表达等［13，14］。体外研究表明，可食用多酚白藜芦醇及姜黄素能够抑制NF-κB活化、组蛋白乙酰化、炎症因子释放，并通过上调 HDAC活性增敏GC［15］。且低浓度的姜黄素即可改善人单核细胞对GC的敏感性，避免HDAC2被泛素化而降解，从而恢复HDAC2的活性，逆转香烟烟雾及氧化应激所导致的 HDAC2 异常［16，17］。

Sutherland的研究表明维生素D缺乏与激素敏感性下降相关［18］。体外实验也表明维生素D可恢复GC敏感性，主要机制是:Leung等通过对人外周血单核细胞及C57BL小鼠的研究表明维生素D可通过上调丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1(MKP-1)来抑制p38激活反应及丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)介导的单核巨噬细胞分泌细胞因子过程［19］;Banerjee等通过对人平滑肌细胞的研究表明维生素D在类固醇的辅助下可以抑制气道平滑肌细胞分泌趋化因子［20］。Xystrakis等发现激素抵抗患者给予维生素D治疗后，CD4+T细胞对GC的反应性明显增加［21］。维生素D可能通过调节激素抵抗基因的表达增敏GC，尚需更多的临床研究明确维生素D在临床治疗中对GC敏感性的影响。然而值得注意的是，目前已知的抗氧化剂生物利用度不高，也不易在肺部达到有效的药物浓度，从而限制了抗氧化剂的大量使用。若能克服上述问题，同时注意积极开发新型抗氧化剂，则抗氧化剂在增敏GC方面会发挥更重要的作用。

2.2 恢复HDAC2的功能

2.2.1 茶碱通过拮抗PI3Ks/Akt途径恢复氧化应激导致的GC抗炎失敏［11，22］低浓度的茶碱即可提高HDAC2的活性和表达来恢复COPD患者肺巨噬细胞HDAC2的活性和表达以及对GC的反应［23］。Ford通过对30例COPD患者的随机、双盲、平行对照研究，发现低剂量的茶碱即可通过直接激活HDACs来扭转氧化应激所导致的激素抵抗［24］。此外，茶碱还可通过抑制PI3Kδ在氧化应激时的活化来恢复激素的功能，达到增加GC拮抗COPD炎症时的抗炎作用［11］。HDAC抑制剂-曲古抑菌素A可逆转茶碱对HDAC2的活性和表达的作用，也从侧面印证了茶碱增敏GC的作用。虽然茶碱剂量不受COPD严重程度的影响［25］，但由于其具有明显的多系统副作用，临床应用有下降的趋势。

2.2.2 磷酸肌醇-3-激酶-δ(PI3Kδ)在COPD患者激素反应性受损过程中发挥重要作用 PI3Kδ抑制剂IC87114、长效β2受体激动剂可通过抑制PI3Kδ信号通路恢复GC敏感性［26］。去甲替林是二苯环庚二烯三环类抗抑郁药，为阿米替林的主要活性代谢产物，可辅助COPD患者戒烟，业已表明可显著改善呼吸症状［27］。Rossios等的细胞学实验已经证明去甲替林可通过抑制氧化应激激活的的PI3Kδ酶的活性来恢复GC的敏感性，去甲替林与激素合用可能是治疗激素不敏感型COPD的一种有效方式，并且产生此种效应的药物浓度不高于目前用于治疗抑郁症的药物浓度，然而还需进一步的临床研究明确其增敏 GC 的作用［9］。

2.2.3 Nrf2是调节抗氧化应激反应的重要转录因子 氧化应激可通过PI3K信号通路激活Nrf2［28］。Malhotra等的研究表明在COPD患者的肺泡巨噬细胞中HDAC2的亚硝基化增多导致其活性降低，小分子Nrf2激活剂莱菔硫烷可使HDAC2去甲基化从而恢复巨噬细胞对激素的敏感性。尽管这种作用是谷胱甘肽依赖性的，但为我们增敏皮质激素提供了一个全新的药物靶点［10］。大环内酯药物可通过增加HDAC2的活性来逆转氧化应激所致的GC抵抗，其机制似乎是通过抑制NF-κB和其他转录因子来抑制炎症，而这种作用可能与其抗生素的作用并不相关，目前正在研发多种非抗生素类大环内酯抗炎药物［29］。

2.2.4 丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)是细胞内重要的激酶系统 MAPK主要家族成员包括ERK、p38及JNK，对细胞的生长、分化及肿瘤形成至关重要。MAPK可在转录后水平调节细胞因子的表达，GR诱导的抗炎蛋白MKP-1是维持p38 MAPK mRNA 稳定性甚为重要的阻抑物之一［30，31］。MKP-1的减少在激素抵抗中发挥重要作用［32］。Mercado等的研究表明:GR-丝氨酸226的高度磷酸化可抑制核转运及转录子活性，p38γ则可抑制GR-丝氨酸226的磷酸化过程。因此，选择性的抑制p38 MAPK可能会增加GC的敏感性，可作为未来药物治疗的一个研究方向，但需注意药物的毒副作用。

2.2.5 磷酸二酯酶(PDE)PDE至少有11个亚型，主要在免疫和炎症细胞上表达，而对炎症调控可能有影响的亚型有 PDE3、PDE4和 PDE7，其中以PDE4表达最强［33］。研究发现，同时抑制PDE3和PDE4可防止氧化应激或香烟提取物导致的HDAC活性降低，恢复 GC的敏感性［34］，提示非特异性PDE抑制剂具有阻抑氧化应激降低HDAC活性从而恢复GC抗炎敏感性的作用。最近Ortiz及其同事的体外研究［35］表明，PDE4抑制剂咯利普兰可上调GR-α的表达，抑制氧化应激诱导的GR-β表达。尽管咯利普兰不能改变HDAC的活性，但可抑制组蛋白乙酰化酶(HAT)的活性。GC可降低PDE4的表达，与咯利普兰合用后的重叠效应对未来治疗激素不敏感型COPD具有潜在的价值。

2.2.6 己酮可可碱(PTX)PTX与茶碱一样，同属黄嘌呤衍生物，主要用于治疗外周循环障碍性疾病，副作用轻微，患者耐受性良好。目前有研究表明PTX具有显著抗炎、抗免疫和非特异性拮抗PDE的作用［36］。PTX 对 PDE3、PDE4和 PDE 7均有不同程度的抑制作用，而对PDE4作用最强［37］。在实验性心衰的动物实验中发现，PTX可通过抑制炎症因子而降低氧化应激［38］，并且在实验性自身免疫性重症肌无力的动物研究证实，PTX具有增敏GC抗炎效应［39］。早在2003年，我们的实验就表明，PTX可有效阻抑慢性吸烟导致的肺气肿［40］。近年来，我们通过吸烟肺气肿动物模型，对PTX的抗炎机制进行了深入研究，发现PTX具有较为广泛的抗炎作用，除了拮抗TNF-α，还可抑制化学趋化因子受体CXCR3和配体 IP-10表达［41］，阻抑烟雾暴露诱导的Th1极化炎症，甚至可调节炎症向修复性反应转变［42，43］。遗憾的是，目前仍匮乏 PTX 用于 COPD 患者激素抵抗治疗的研究。因此，PTX联合GC是否对COPD有效，非常值得进一步探讨。

2.2.7 神经钙蛋白抑制剂与免疫调节剂 如环孢素、他克莫司，抑制巨噬细胞游走抑制因子及P-糖蛋白等治疗方法可能增敏GC，但仍需要进一步的临床研究。

2.3 非药物治疗 激素抵抗与吸烟、肥胖［32］、应激等因素相关，Sutherland的研究也表明体重指数与血清中维生素D的水平密切负相关［18］，因此在以后的治疗中我们也应当更加重视非药物干预的价值，加强预防医学在卫生保健领域的应用，形成全社会强身健体的良好氛围。

总之，随着人们对GC拮抗COPD炎症相关分子机制的深入研究，我们相信将会为探讨增敏(或恢复)GC拮抗COPD炎症的效果和机制提供更加重要的理论支撑，而未来可应用于增敏GC的临床药物也会越来越多，对提高COPD患者使用GC的疗效，制定COPD患者的治疗方案以及改善COPD患者的预后都将提供重要的临床价值。

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