肺生物學(xué)標(biāo)記物與慢性阻塞性肺疾病關(guān)系的研究進展

秦碧媛，曾春芳

(四川省德陽市人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，四川 德陽 618000)

慢性阻塞性肺疾病(COPD)是發(fā)病率、致死率均高的慢性氣道炎癥疾病［1～3］，每年導(dǎo)致數(shù)百萬人死亡［4］。眾所周知，該疾病是環(huán)境及基因共同作用導(dǎo)致，吸煙為首要的危險因素［5］，早期僅為生物化學(xué)和細胞水平事件，無明顯癥狀，診斷困難，嚴重威脅人類健康。急性加重期的死亡率增加2.5%［6］，反復(fù)急性加重將降低患者的長期生存率［7，8］，因而，尋找能早期診斷COPD，早期發(fā)現(xiàn)COPD急性加重的生物標(biāo)記物成為研究熱點。現(xiàn)今，蛋白組學(xué)已經(jīng)廣泛運用到生物標(biāo)記物的研究中［9～11］，新近研究發(fā)現(xiàn)，熱休克蛋白-27(heat shock protein-27，HSP-27)及親環(huán)蛋白(cyclophilin，CyP)在早期COPD患者中表達升高，具有一定特異性，可早期診斷，干預(yù)，改善預(yù)后?，F(xiàn)就上述兩種生物標(biāo)記物在COPD中的研究進展做一綜述。

1 HSP-27

HSP是細胞在一些應(yīng)激條件下，如熱休克，葡萄糖饑餓，或受到病原菌感染時高效表達的一族蛋白。作為一種分子伴侶，它不僅在應(yīng)激條件下高效表達，在生理情況下，也參與重要細胞生理活動，如蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位，折疊和裝配，協(xié)助變性的蛋白重新折疊，或者將無法恢復(fù)的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移給蛋白質(zhì)降解系統(tǒng)，使之降解，從而避免進一步傷害，因此HSP對細胞具有保護作用。除此之外，在受到感染和發(fā)生自身免疫疾病時，HSP可作為一重要抗原被免疫系統(tǒng)識別，因此在醫(yī)學(xué)方面的作用也日益收到重視。熱休克蛋白按分子量可分為 HPS60，HPS70，HSP90，HPS110及 SHPS家族(低分子量熱休克蛋白)［12］，HSP-27是低分子量HSP(sHSP)家族中重要的一員。當(dāng)細胞受到脅迫，如熱和氧化應(yīng)激等，熱休克轉(zhuǎn)錄因子與熱休克蛋白調(diào)節(jié)元件結(jié)合激活HSP-27基因，使HSP-27表達增加并且被磷酸化，磷酸化的HSP-27是一種具有保護細胞功能的活性形式，作為分子伴侶，促進蛋白質(zhì)正確折疊，維持和保護蛋白質(zhì)構(gòu)象［13］，阻止其變性，聚集和沉淀;保護細胞免受自由基，熱，缺血等各種應(yīng)激損失，有抗氧化［14～16］，抗細胞凋亡，抗免疫損傷等作用。應(yīng)激時，HSP-27被誘導(dǎo)短暫升高，當(dāng)應(yīng)激事件終止時，HSP-27可立即下調(diào)至正常水平，它只在細胞保護需求增加時表達增加。已有大量研究發(fā)現(xiàn)血漿HSP-27在炎性疾病中表達增加，包括急性冠脈綜合征及慢性移植腎腎?。?7，18］。相較而言，該蛋白表達與 COPD 發(fā)生、發(fā)展、加重之間的關(guān)系正開始成為研究熱點。借助某些試驗結(jié)果，我們認為該生物標(biāo)記物有助于人類早期發(fā)現(xiàn)及評估病情嚴重程度:①可早期篩查及發(fā)現(xiàn)COPD:煙草與COPD的發(fā)生發(fā)展息息相關(guān)，煙草中含有4700化學(xué)物質(zhì)，其中含有的極高濃度的自由基和氧化劑，它們通過氧化應(yīng)激和炎癥機制，促進了COPD 的形成和發(fā)展［19，20］。歐陽卿等［21］通過對比研究發(fā)現(xiàn)，COPD組肺組織中氧化應(yīng)激相關(guān)酶類較對照組表達水平普遍增高，提示吸煙COPD患者肺組織氧化應(yīng)激可能強于非COPD吸煙者，再次印證氧化應(yīng)激是COPD的重要機制。Kelsen等［22］報道吸煙者肺組織中HSP-27表達上調(diào)，Hacker等［23］發(fā)現(xiàn)，相對于無 COPD的吸煙者，COPD患者血清HSP-27濃度更高;Ruicheng等［24］發(fā)現(xiàn)，HSP-27 在吸煙者肺組織中的表達上調(diào)，尤其是吸煙伴COPD患者;Jan Ankersmit等［25］針對94名健康的男性和女性吸煙者，研究其高解析度CT掃描、肺功能測試及血液樣本，發(fā)現(xiàn)HSP-27的水平與CT掃描發(fā)現(xiàn)的肺損傷具有顯著相關(guān)性。認為血液中高水平的HSP-27能預(yù)示慢性阻塞性肺病早期階段的肺損害，而此時肺功能中肺容積的變化可能還在正常范圍，因而認為HSP-27的蛋白質(zhì)有可能成為COPD早期檢測的新的血液生物標(biāo)志物，有助于該疾病早期發(fā)現(xiàn)，早期干預(yù)，改善疾病的預(yù)后。②評估COPD的嚴重程度:HSP-27具有抗凋亡作用［26］，該作用使其成為內(nèi)在的免疫調(diào)節(jié)劑有可能控制COPD的過度炎癥介質(zhì)反應(yīng)。我們已知，HSP-27隨著細胞保護需求增加時表達增加［27］，COPD是慢性炎癥性疾病，故而在穩(wěn)定期及急性加重期其HSP-27都高于正常人群，而急性加重期，HSP-27升高更為明顯，這將有助于我們臨床中鑒別患者癥狀加重是急性加重，還是本身肺功能差，甚至是急性左心衰導(dǎo)致。Hacker等［23］研究發(fā)現(xiàn)，血清HSP-27水平將隨著的COPD嚴重性而進行性升高，這可能與后期COPD患者肺組織及其他組織釋放更多HSP-27入血有關(guān)系，我們現(xiàn)在知道，COPD是全身炎癥性疾病，但其全身性炎癥反應(yīng)是肺局部炎癥反應(yīng)的“溢出”，還是由于致炎因素(如煙草)在氣道和全身合并發(fā)生，尚存爭議。該實驗也許能為“溢出理論”提供某些依據(jù)。從HSP-27在穩(wěn)定期及急性加重期表達差異，現(xiàn)在我們認為血清HSP-27有可能作為COPD新標(biāo)記物，判斷疾病的嚴重程度，是否存在急性加重，在指導(dǎo)治療上有重要作用。但因為血清HSP-27在許多具有不良的預(yù)后的慢性疾病中表達升高，如惡性腫瘤［28～30］，白血病［27］、腎功能損傷和和心血管疾病等，因此作為一種用于新的生物標(biāo)記物，還需深入研究，確定它的臨界值，以提高臨床應(yīng)用的靈敏性、特異性。

2 CyP

CyP是發(fā)現(xiàn)于1984年的一族胞漿蛋白，因其能與免疫抑制劑環(huán)孢霉素A(cyclosporinA，CsA)結(jié)合而得名，CyP家族在整個蛋白質(zhì)組中僅占據(jù)一部分，但廣泛存在，非常保守，具有多功能的特性使CyP在整個細胞生命期內(nèi)扮演著至關(guān)重要的角色。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)CyP家族具有多種生物學(xué)活性，包括通過催化含脯氨酸的寡肽底物順反異構(gòu)作用的肽脯氨酰順反異構(gòu)酶(peptidyl-prolylcis-trans isomerases，PPIase)而幫助蛋白質(zhì)折疊和組裝;起到分子伴侶的作用，在應(yīng)激反應(yīng)中參與調(diào)節(jié)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑［31］，并影響 RNA的剪接過程，參與蛋白質(zhì)翻譯［32］，細胞周期調(diào)節(jié)及調(diào)控細胞應(yīng)激反應(yīng)有重要作用［33］，其作用涉及抑制T細胞活化信號的傳導(dǎo)、肽基脯氨酸順反異構(gòu)酶活性、伴侶分子活性、人類類固醇激素受體的活化調(diào)節(jié)等。人類的CyP可分為幾個亞家族，目前陸續(xù)已經(jīng)大約有130種CyP同源異構(gòu)體被發(fā)現(xiàn)和克隆。

人類親環(huán)蛋白A(CyPA)是由165個氨基酸組成，分子量為18 kDa的胞漿蛋白，存在于細胞質(zhì)基質(zhì)中，被首個認為是抗免疫反應(yīng)藥物的胞漿結(jié)合蛋白，通過催化脯氨酰肽鍵的順反異構(gòu)化來調(diào)節(jié)大量蛋白的活性［34～37］，研究顯示，CyPA 在缺氧，氧化應(yīng)激及炎癥的誘導(dǎo)下在多個組織中表達增加［38～40］，參與蛋白質(zhì)折疊、裝配與運輸，參與免疫抑制，還可介導(dǎo)膽固醇轉(zhuǎn)運，發(fā)揮前炎性因子的功能，并且在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中具有重要作用。從而認為CypA在炎癥、腫瘤中扮演著重要作用，而氧化應(yīng)激、炎癥正是COPD發(fā)病機制中的中心環(huán)節(jié)，故COPD與CyPA的關(guān)系逐漸引起科研人員重視。Ruicheng等［24］研究發(fā)現(xiàn)，CyPA在COPD患者肺組織中表達增加，尤其是吸煙的COPD患者中更為明顯，同時發(fā)現(xiàn)，無論有無COPD，吸煙者的吸煙指數(shù)對CyPA的表達沒有明顯影響。眾所周知，煙草通過氧化應(yīng)激及炎癥機制促進了COPD的發(fā)生發(fā)展，因而，吸煙者肺組織的CyPA表達增加，與氧化應(yīng)激有密切關(guān)系，炎癥也起到一定作用。而CyPA的表達在吸煙的COPD患者高于非吸煙者的COPD患者，則說明缺氧和炎癥更多參與到了COPD的形成發(fā)展中。但鑒于CypA與COPD關(guān)系的研究仍較少，它的表達與急性加重是否存在聯(lián)系，與全身炎癥的關(guān)系如何，尚未闡明，但初步的實驗已經(jīng)提示該標(biāo)記物在研究中的廣闊前景。

人類親環(huán)蛋白B(CyPB)由208個氨基酸組成，因自身N末端特定信號序列被引導(dǎo)定位至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或線粒體中的蛋白。CyPB與CyPA的同源性很高，其核心序列幾乎相同，與CyPA有64%的同源性，CyPB可與淋巴細胞結(jié)合［41］，調(diào)節(jié)環(huán)孢霉素介導(dǎo)的免疫抑制。Soo-Taek等［42］通過對穩(wěn)定期COPD患者及急性加重期COPD患者的痰液進行包括CyP B在內(nèi)的數(shù)種生物標(biāo)記物檢測后，發(fā)現(xiàn)該生物標(biāo)記物在穩(wěn)定期表達不明顯而在急性加重期患者的痰液中表達升高。目前其在COPD急性加重期患者中升高的機理尚不明確，有可能CyPB參與了該疾病的形成和發(fā)展，也有可能是疾病的產(chǎn)物之一，同理于與炎性反應(yīng)標(biāo)記物CRP［43］，CyPB有望成為COPD急性加重的生物標(biāo)記物之一。

3 展望

HSP-27與CyP具有氧化應(yīng)激保護，調(diào)控炎癥的發(fā)生、細胞凋亡，抗免疫損傷等作用，近年研究逐漸深入和廣泛，有望成為早期診斷及鑒別是否急性加重的簡便靈敏的指標(biāo)，但它們具體的作用機制，調(diào)節(jié)和影響因素尚不明了，是否能將該生物標(biāo)記物作為標(biāo)靶進行干預(yù)進而改善疾病的進程更缺乏實驗依據(jù)，研究前景非常廣泛，亟待更多的實驗闡明。

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