趋化因子受体CCR4及其配体在支气管哮喘中的研究进展

李文鑫 孟 玲 陈 冉 王志远

目前，由于空气污染、老龄化、吸烟等多种因素的影响，支气管哮喘的发生率逐年升高，全世界约有3亿哮喘患者，我国已成为世界上哮喘病死率最高的国家之一[1]。支气管哮喘发作时，辅助性T细胞、嗜酸性粒细胞、肥大细胞等多种免疫细胞参与气道炎性反应，这些细胞分泌趋化因子并表达细胞表面趋化因子受体。

趋化因子是机体在免疫反应时产生的低相对分子质量蛋白质，相对分子质量为(8～10)kDa，可由白细胞、树突状细胞等多种细胞产生，通过与G蛋白偶联受体结合发挥其生物学效应，主要功能是引导某些免疫细胞定向趋化，在调节免疫系统动态平衡、炎症、伤口愈合、肿瘤转移等方面发挥着重要作用。根据其一级结构，即氨基端两个半胱氨酸残基的相对位置，可分为4个亚类：CXC、CC、CX3C和C。根据趋化因子受体结合的趋化因子类型，也可分为4类：CXCR、CCR、CX3CR和CR[2，3]。其中CC类趋化因子受体CCR4及其内源性配体CCL2、CCL5、CCL17、CCL22及CKLF1等参与多种炎性反应，与支气管哮喘的发病有关，其机制是通过与趋化因子受体结合介导炎性细胞向支气管迁移。本文主要就近年来趋化因子受体CCR4在支气管哮喘中发病机制、治疗等方面的研究进展简要探讨，旨在揭示CCR4与支气管哮喘的关系，为其研究提供参考，现综述如下。

一、CCR4及其配体的结构与功能

1.CCR4受体：趋化因子受体4(CC chemokine receptor 4,CCR4)是一种G蛋白偶联的趋化因子受体，最早在1995年被Power CA等发现，基因定位于3号染色体p24，基因全长3.34kb，编码蛋白含有360个氨基酸残基，相对分子质量为41kDa。广泛表达于辅助性T细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞、树突状细胞、肥大细胞、嗜酸性粒细胞等免疫细胞中，与肿瘤、炎症等疾病相关，在维持免疫平衡的过程中发挥重要作用。

2.CCR4内源性配体：目前CCR4主要有5个内源性配体，即单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)/CCL2、调节活化正常T细胞表达和分泌因子(RANTES)/CCL5、胸腺活化调节趋化因子(TARC)/CCL17、巨噬细胞衍生的趋化因子(MDC)/CCL22和趋化素样因子1(CKLF1)。

MCP-1/CCL2可由淋巴细胞、内皮细胞、气道平滑肌细胞、单核细胞、巨噬细胞等多种细胞分泌，基因定位于11号染色体q11.2～q21，主要通过特异性受体CCR2发挥作用，在组织受到损伤和炎症刺激后释放增加，与支气管哮喘的发病有关[4]。临床研究发现，与正常对照组比较，支气管哮喘患者在无症状阶段和急性哮喘发作期间的血清CCL2水平明显升高，气道平滑肌细胞培养上清液中CCL2水平明显升高[4，5]。一项以支气管哮喘患儿研究对象的临床研究中表明，哮喘急性期患儿痰液中CCL2水平显著高于哮喘缓解期患儿和对照组，CCL2的升高与哮喘的严重程度呈正相关[6]。

RANTES/CCL5是由内皮细胞、平滑肌细胞、巨噬细胞及活化的T细胞等分泌的小分子蛋白，相对分子量约为8kDa，基因定位于17号染色体q11.2～q12，基因序列长度为276b[2]。CCL5与嗜酸性粒细胞的气道募集有关，重症哮喘患者的痰液中CCL5浓度高于非重症哮喘患者[7]。一项纳入20例病例对照研究的Meta分析得出结论，CCL5-28C/G多态性与哮喘风险显著增加密切相关(OR=1.17,95% CI：1.02～1.33,P=0.02)[8]。

TARC/CCL17一般在胸腺、树突状细胞、巨噬细胞、内皮细胞等多种细胞中表达，基因定位于16号染色体q13，与T细胞的成熟有关。CCR4是CCL17的高亲和力受体，在与CCR4结合后主要通过G蛋白偶联的信号转导通路发挥作用。目前已有研究发现，CCL17在哮喘患者的气道平滑肌细胞、支气管上皮大量表达。Kyung等[9]对121例支气管哮喘患者通过年龄分组后进行分析，发现老年组哮喘患者血清CCL17水平明显高于青壮年组和中年组哮喘患者。

MDC/CCL22在巨噬细胞、淋巴细胞、树突状细胞、NK细胞等免疫细胞中均有表达，是CCR4的特异性配体，基因定位于16号染色体q13，与CCL17在结构上具有相关性，但CCR4与CCL22的亲和力较CCL17高，二者发挥作用的方式也有差异[10]。CCL22通过CCR4受体招募调节性T细胞(Tregs)，在肿瘤、炎症、免疫调节等方面发挥重要作用。相关研究发现，哮喘组患者支气管肺泡灌洗液中CCL22浓度显著高于对照组[11]。

CKLF1是一种具有趋化活性的细胞因子，相对分子质量约为8kDa，对中性粒细胞、淋巴细胞等炎性细胞具有趋化作用，可在哮喘患者支气管黏膜上表达。相关研究发现，CKLF1在卵清蛋白(OVA)诱导的大鼠模型肺组织中表达增加，在支气管肺泡灌洗液中含量升高[12]。另有研究发现，将CKLF1质粒DNA导入小鼠体内后可促进哮喘发生，可引起支气管肺泡灌洗液中白细胞总数和嗜酸性粒细胞百分比的增加[13]。

二、CCR4及其配体与支气管哮喘

1.CCR4及其配体在支气管哮喘发病机制中的作用：支气管哮喘发病机制复杂，目前认为，辅助性T细胞(Th细胞)在其发病过程中起重要作用。未受抗原刺激的细胞称为Th0细胞，在受到抗原物质刺激后Th0细胞主要分化为Th1细胞与Th2细胞，Th1和Th2细胞比例的失衡、Th2细胞过度表达及相关炎性介质的释放是支气管哮喘发病的重要基础[14]。Th1细胞主要表达CCR5、CXCR3，而Th2细胞主要表达CCR3、CCR4、CCR8[15]。相关研究表明，Th2细胞主要效应是辅助B细胞的活化，发挥体液免疫的作用，其分泌的IL-4、IL-5等细胞因子可调节IgE的产生，聚集并激活嗜酸性粒细胞，在气道炎性反应中发挥核心作用，同时参与上皮和成纤维细胞的气道重塑[15，16]。Th2细胞主要在CCR4+T细胞中表达，CCR4及其配体在Th2细胞募集到哮喘气道中起关键作用。Vijayanand等[16]采用流式细胞仪对哮喘患者和对照组的外周血样本中表达CCR4的T细胞进行计数，发现哮喘患者外周血CCR4+T细胞数量较对照组明显升高，且与哮喘严重程度呈正相关。同时使用变应原攻击支气管外植体，并检测外植体上清液中T细胞趋化活性，通过趋化试验发现这种T细胞的趋化活性可以被选择性CCR4拮抗剂所阻断。

CCR4及其配体参与哮喘的发病机制中，涉及一系列细胞因子和其他介质的释放。Cho等[17]研究发现，与非哮喘组患者比较，哮喘组患者Th2型细胞因子IL-4、IL-5、IL-9、IL-13、CCL11和CCL26及中性粒细胞相关细胞因子IL-1α、IL-1β、CXCL1和CXCL8的绝对水平增加。当哮喘患者暴露于过敏原及其他抗原物质后，胸腺基质淋巴生成素(TSLP)和IL-33等物质释放增多，促使树突状细胞成熟，成熟的树突状细胞与初始CD4+T细胞相互作用，诱导Th2细胞分化并向炎症部位迁移[18，19]。

Th2细胞表面CCR4受体与CCL2、CCL5、CCL17、CCL22等配体相结合，产生IL-4、IL-5和IL-13等细胞因子，这些细胞因子与哮喘的气道炎症密切相关[20]。其中IL-5对血液及气道组织中的嗜酸性粒细胞的激活和成熟起重要作用，与气道高反应的发生有关。IL-4和IL-13可以使血管内皮细胞黏附分子1(VCAM-1)表达增多，并促进嗜酸性粒细胞进入气道，还可刺激分布在支气管黏膜的杯状细胞发育，在气道内分泌大量黏液，同时削弱气道平滑肌对β受体激动剂的敏感度。IL-4和IL-13还可以诱导B细胞分化，促使B细胞从分泌IgM向IgE转化[21]。IgE在哮喘的早期反应中发挥重要作用，变应原再次进入机体时会与IgE相结合，使IgE分子发生交联，并引起肥大细胞、嗜碱性粒细胞脱颗粒并释放组胺、白三烯、前列腺素等多种炎性介质和细胞因子。这些炎性介质及细胞因子能够引起支气管平滑肌收缩，气道黏液分泌增多，气道上皮结构破坏，晚期诱导促纤维化的修复反应，使气道重塑，最终导致肺功能恶化[22]。

2.CCR4及其配体拮抗剂在支气管哮喘治疗中的作用：目前大剂量吸入型糖皮质激素(ICS)+长效β2受体激动剂(LABA)是支气管哮喘临床治疗的主要方案，可使约60%的重症哮喘患者得到有效控制，但长期使用存在较大的不良反应，因此探讨新的哮喘治疗方法是有必要的[18]。现已有多种针对哮喘发病机制中各个环节的生物制剂用于哮喘的辅助治疗，如抗IgE单克隆抗体、抗IL-5单克隆抗体、抗IL-4单克隆抗体、抗IL-13单克隆抗体、胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)单克隆抗体、趋化因子受体拮抗剂等[23]。

研究表明CCR4在Th2细胞上高表达，那么以CCR4及其配体为突破点抑制Th2细胞发挥作用可能是治疗支气管哮喘的一种重要方法。为探讨CCR4拮抗剂在支气管哮喘中的作用，近年来设计了一系列CCR4拮抗剂，其作用可能是抑制CD4+Th2细胞向气道聚集从而抑制气道高反应。化合物GSK2239633A是一种由葛兰素史克(GSK)开发的小分子CCR4拮抗剂，Cahn等[24]研究发现，其在健康男性受试者中具有较高的安全性和良好的耐受性，但口服生物利用度较差，最大仅为16%，给药1h后在血液中CCR4的抑制峰值低于80%，4h低于50%，且仅有74%的受体占有率，低于预测有效治疗炎症所需的90%的受体占有率，因此不适合作为支气管哮喘治疗的靶向药物。Zhang等[25]设计并合成了CCR4拮抗剂化合物8a，通过小鼠过敏性哮喘模型发现其具有较好的特异性，可以有效阻断CCR4与CCL22、CCL17和CKLF1 3种配体的相互作用，其阻断作用强于化合物22，有效减轻了哮喘小鼠模型的气道高反应，减少了气道嗜酸性粒细胞及Th2细胞的数量。TARC/CCL17是CCR4重要的内源性配体，以其作为靶点可以抑制CCR4的表达，进而可以减轻支气管哮喘症状。Honjo等[26]将来自铜绿假单胞菌的外毒素片段PE38与TARC融合后得到TARC-PE38，将其导入屋尘螨(HDM)特异性IgE诱导气道炎症的小鼠模型CCR4阳性的细胞内，可以观察到CCR4阳性细胞及Th2细胞的数量较导入前减少，有效地抑制了小鼠模型的气道高反应及过敏性气道炎症。

CCR4拮抗剂在过敏性鼻炎、特应性皮炎和肿瘤等疾病中也有较多研究，Mogamulizumab是一种CCR4单克隆抗体，已被美国食品和药品管理局(FDA)批准用于蕈样真菌病(MF)和(或)Sezary综合征(SS)的治疗，但具有药物性皮炎、感染、自身免疫性并发症及增加移植并发症的风险[27]。近年来，Jackson等[28]设计了一种新型小分子CCR4受体拮抗剂，具有有效的口服生物利用度，同时可以有效抑制调节性T细胞进入肿瘤微环境，而不降低正常组织中的调节性T细胞。但CCR4及其配体拮抗剂在支气管哮喘等呼吸系统疾病中的研究相对较少，且主要局限于基础实验，对其安全性及有效性仍需进一步探讨。

三、展 望

迄今为止，越来越多证据表明趋化因子受体及其配体参与气道高反应，但每种受体存在多个配体，每个配体也存在多个受体，其关系复杂，因此尚未确定何种趋化因子在支气管哮喘的发病机制中起主要作用，有待于进一步研究。CCR4及其配体的拮抗剂可以从分子水平选择性阻断CCR4与趋化因子结合，抑制炎性细胞向支气管迁移，进而达到从源头上控制哮喘的目的，在支气管哮喘的发病机制及治疗中均发挥重要作用。CCR4及其配体作为支气管哮喘治疗中的重要靶点，仍具有较大的研究空间。