慢性阻塞性肺病與糖皮質(zhì)激素研究論文

時間:2022-11-09 02:30:00

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慢性阻塞性肺病與糖皮質(zhì)激素研究論文

【關(guān)鍵詞】慢性阻塞性肺病糖皮質(zhì)激素

雖然糖皮質(zhì)激素可廣泛用于慢性感染和免疫疾病,但并不是對所有患者均有效。眾所周知,哮喘和慢性阻塞性肺疾患(COPD)在其氣道均發(fā)生了激活的炎癥過程,對于哮喘患者來說,糖皮質(zhì)激素對大部分患者是有效的,而對于COPD患者來說,激素的作用非常有限[1]。

1激素抵抗

各種臨床治療方法對于COPD的治療效果是很有限的,并且目前還無有效的治療方法可減緩COPD的進(jìn)展。長期大劑量吸入激素也不能減緩加速的氣道阻塞[2]。對于大部分的哮喘患者,小劑量的吸入糖皮質(zhì)激素可抑制氣道炎癥,而對于COPD患者,即使是大劑量吸入甚至口服糖皮質(zhì)激素均難以減少各種炎性細(xì)胞、細(xì)胞因子或是蛋白酶[3~5]。肺泡巨噬細(xì)胞通過釋放蛋白酶如基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9),炎性因子如TNF-α,和趨化因子如IL-8等在COPD的慢性炎癥中起到了重要的協(xié)同作用。研究表明,在健康非吸煙人群的肺泡巨噬細(xì)胞中,糖皮質(zhì)激素能有效地抑制其中的炎癥介質(zhì),但在肺功能正常的吸煙者的肺泡巨噬細(xì)胞中,其作用有限,而在COPD患者的肺泡巨噬細(xì)胞中,基本無上述效果[6~7]。此研究提示在COPD患者中,其肺泡巨噬細(xì)胞對糖皮質(zhì)激素存在抵抗。因此,進(jìn)一步明確激素抵抗的分子機制可能會形成新的治療方法。

2激素在炎癥反應(yīng)中的作用

在哮喘中,激素關(guān)閉炎癥基因表達(dá)的分子機制已經(jīng)被人們所知[8~9]。在慢性炎癥中,存在著多種炎癥基因的協(xié)同表達(dá),包括被前炎性轉(zhuǎn)錄因子(如核因子NF-κB和活性蛋白AP-1)激活的細(xì)胞因子、趨化因子、粘附分子和參與炎癥反應(yīng)的各種酶。在COPD炎癥過程中NF-κB起了重要作用,它參與許多炎性因子的基因調(diào)控。NF-κB是近年發(fā)現(xiàn)的與多種炎性因子調(diào)控有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,主要是由P50和P65兩個亞單位構(gòu)成的異源二聚體。正常情況下P65與胞漿內(nèi)的抑制蛋白I-κB非共價結(jié)合,掩蓋了P50上的核定位信號,使NF-κB處于P50-P65-I-κB的多聚體無活性狀態(tài)而被錨定于胞漿。P65含有轉(zhuǎn)錄活性區(qū)域,參與基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié),并能提高P50與其的結(jié)合特異性。當(dāng)各種刺激因素作用時,刺激信號可通過細(xì)胞膜激活胞漿中的I-κB激酶,使I-κB發(fā)生超磷酸化,導(dǎo)致I-κB的蛋白殘基快速增加而成為蛋白酶體(一種多功能蛋白酶)的底物而被降解。I-κB的降解使NF-κB上的核定位信號暴露,并被快速轉(zhuǎn)移到胞核內(nèi),其亞基形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)可與目標(biāo)基因啟動子區(qū)域的κB序列結(jié)合,而啟動各種炎癥反應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄,發(fā)揮轉(zhuǎn)錄調(diào)控作用[10]。

激素進(jìn)入體內(nèi)首先在胞漿中與糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合,進(jìn)入細(xì)胞核后通過增加組蛋白脫乙酰基酶(HDAC)的活性抑制NF-κB的組蛋白乙?;饔?并且通過修復(fù)組蛋白去乙酰化酶2(HDAC-2)[11],進(jìn)而將已經(jīng)高度乙?;慕M蛋白去乙酰化,這一過程導(dǎo)致DNA結(jié)合緊密,RNA聚合酶被排斥,從而抑制了炎性基因的表達(dá)。

3組蛋白脫乙?;福℉DAC)

組蛋白脫乙?;?HDACs)共有17個亞型,大致分屬Ⅰ類和Ⅱ類2個不同種屬的核酶家族。Ⅰ類HDAC主要存在于細(xì)胞核內(nèi),包括1、2、3和8等4個亞型,Ⅱ類則包括4、5、6、7、9和10等亞型。大多數(shù)的真核細(xì)胞均可表達(dá)類HDAC,但不同的細(xì)胞表達(dá)不同的HDAC。HDAC使組蛋白分子末端第5個賴氨酸殘基脫乙酰基,使之帶正電荷,分子與組蛋白的結(jié)合因此變得更為緊密,阻斷了轉(zhuǎn)錄復(fù)合物與特定序列的結(jié)合,基因轉(zhuǎn)錄變沉默。相反,組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶(HAT)通過乙?;揎椊M蛋白分子末端賴氨酸殘基,使染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)變松散,出現(xiàn)解鏈效應(yīng),基因序列向轉(zhuǎn)錄啟動復(fù)合物開放,啟動特定基因的轉(zhuǎn)錄過程。因此,組蛋白從功能上來說是一種轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,起著轉(zhuǎn)錄/開關(guān)的作用,決定了基因的轉(zhuǎn)錄或沉默,其活性受HAT/HDAC的調(diào)節(jié)。HAT和HDAC的動態(tài)平衡對炎癥基因的轉(zhuǎn)錄活性和炎癥反應(yīng)程度的調(diào)節(jié)起關(guān)鍵作用。研究表明,和非吸煙者相比,健康的吸煙者的肺泡巨噬細(xì)胞中的HDAC活性和HDAC-2的表達(dá)有不同程度的減少[12]。然而,在COPD患者的外周肺組織和肺泡巨噬細(xì)胞中兩者均顯著減少,因此,提示HDAC-2的減少抵抗了激素的抗炎作用。Ito等認(rèn)為HDAC-2是一個重要的參與基因轉(zhuǎn)錄活性調(diào)節(jié)的核酶,糖皮質(zhì)激素不僅能夠增強HDAC-2活性,抑制白介素1β介導(dǎo)的組蛋白4(H4)分子末端第8和第12位賴氨酸殘基乙?;?還能夠抑制NF-κB亞基P65對HAT的活化作用,通過對組蛋白乙?;腿ヒ阴;降碾p向調(diào)節(jié),增加組蛋白去乙?;?穩(wěn)定染色體結(jié)構(gòu),阻斷轉(zhuǎn)錄因子與DNA的結(jié)合,從而下調(diào)炎癥基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá),調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)[10]。雖然,HDAC減少的機制還不甚明了,但研究表明可能和氧化應(yīng)激有關(guān)。

4氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是機體氧化和抗氧化失衡所致,在感染疾病中應(yīng)激反應(yīng)會加重,尤其是當(dāng)疾病嚴(yán)重時。氧化應(yīng)激和香煙煙霧增強了組蛋白的乙?;⑶壹せ盍搜装Y基因的轉(zhuǎn)錄。一項研究表明,氧化應(yīng)激反應(yīng)干擾了GR核移位,阻斷了糖皮質(zhì)激素-GR復(fù)合物與DNA的結(jié)合,從而限制了其炎癥拮抗效應(yīng)的發(fā)揮,同時,氧化應(yīng)激損傷了HDAC-2的功能,進(jìn)而導(dǎo)致激素抵抗,這在健康志愿者的氣道上皮細(xì)胞的體外實驗中得以證實[12]。同時,體外實驗還顯示,氧化應(yīng)激減少了激素對于細(xì)胞因子的抑制作用。

然而,氧化應(yīng)激是通過何種機制導(dǎo)致HDAC的活性下降目前還不得而知,可能的解釋是氧化應(yīng)激產(chǎn)生了過氧化亞硝酸鹽,其可硝化HDAC上的酪氨酸殘基或是相關(guān)蛋白。在COPD患者中,有證據(jù)表明在其肺泡巨噬細(xì)胞內(nèi)存在硝基酪氨酸物質(zhì)。另一種可能的解釋就是氧化應(yīng)激激活了特定的激酶途徑,導(dǎo)致特定的HDACs磷酸化,從而使其活性下降。5治療

有效的抗氧化劑可降低氧化應(yīng)激水平,增加患者對激素的敏感性,但是在嚴(yán)重的COPD患者中,抗氧化劑難以減少持續(xù)并且高水平的氧化應(yīng)激,因此,更有效的藥物仍然是十分必要的。另外,可給予小劑量茶堿,它可通過獨立于磷酸二酯酶抑制作用的機制增加HDAC的活性。體外實驗中,茶堿在其治療濃度下可恢復(fù)HDAC的活性,并且將對激素的反應(yīng)恢復(fù)正常。長效β2受體激動劑也可增加COPD患者中激素的療效,也許是通過間接的增加HDAC的活性。

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