Lyn激酶介导的信号途径与支气管哮喘气道黏液高分泌

罗德玉 综述，李国平 审校

(泸州医学院附属医院呼吸一科，四川泸州 646000)

支气管哮喘(简称哮喘)是一种以气道高反应、嗜酸性粒细胞(EOS)浸润为主要特征的气道慢性非特异性炎症性疾病。大量研究发现哮喘黏液高分泌与慢性炎症和气道重塑有关，杯状细胞增生和黏液高分泌是哮喘气道重塑的特征之一。过量黏液产生、黏液清除力下降、黏液栓的形成，是重症患者发病与死亡率增加的主要原因[1]。现在哮喘黏液分泌机制研究主要集中在炎症介质如何导致慢性黏液高分泌方面，以往认为哮喘的炎症与Th1/Th2失衡有关，活化的CD4+T淋巴细胞会释放IL-4、IL-5、IL-9、IL-13等各种趋化因子，如调节T细胞活化分泌的RANTES和嗜酸性粒细胞单核细胞趋化因子(MCP)-1，从而引起气道黏液的高分泌[2]。

受体和非受体酪氨酸蛋白激酶都是调节许多细胞生长、分化、凋亡、迁移、免疫反应等信号途径中必不可少的酶，在免疫应答、炎性反应等的过程中起着重要作用。Lyn激酶是非受体酪氨酸激酶Src家族成员之一，它与多种信号途径有关，参与哮喘的炎症与气道重塑，具有正面和负面调节细胞信号的双向调节作用。近来研究发现，Lyn基因敲除鼠哮喘模型生存率下降，较正常小鼠哮喘模型出现更为明显的变态反应、炎症、Th2免疫应答、血清高IgE水平，表明Lyn激酶是一个重要的阴性调节Th2免疫应答的激酶，部分研究还发现Lyn激酶抑制多肽能抑制嗜酸性细胞气道炎症，但其具体调节作用不明[3]。本文就Lyn激酶介导的信号途径与哮喘气道黏液高分泌的关系综述如下。

1 气道正常分泌与高分泌

1.1 气道正常分泌 一般情况下，支气管黏膜只分泌少量黏液，湿润呼吸道黏膜，保护小气道，防止其脱水和损伤。气道黏液是一种胶状的液体，是气道上皮细胞的物理屏障。气道黏液主要成分为黏蛋白(MUC)，MUC是一种高度糖基化的蛋白质，其相对分子质量约为500×103，气道MUC主要包括MUC2、MUC4、MUC5AC、MUC5B，其中MUC5AC和MUC5B为分泌型黏蛋白，MUC5AC主要表达于气道杯状细胞，其水平高低代表了杯状细胞的增生程度，MUC5B主要表达于黏膜下腺体[4]。

1.2 哮喘黏液高分泌的特点 黏液高分泌是气道上皮杯状细胞增生和黏膜下腺体肥大等病理变化的结果，过度的黏液产生和黏液清除下降将导致黏液在气道聚集和阻塞气道，也会导致明显咳嗽与呼吸困难。哮喘患者炎症细胞的聚集，上皮细胞的坏死脱落，气道上皮细胞下的纤维化，支气管平滑肌肥大及腺体增生，黏液分泌亢进，形成黏液栓，是哮喘死亡的重要因素。轻度、中度哮喘患者的黏液中富含MUC5AC，而致死性哮喘患者明显表现出MUC5AC和MUC5B的高表达[5]。

2 Lyn激酶介导的信号途径与哮喘

Lyn激酶具有广泛的调节作用，可通过Lyn/PI3K/Akt途径、Smad途径和STAT信号途径调节哮喘的炎症变态反应。

2.1 PI3K/Akt信号途径 磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)是细胞内重要的信号转导分子，它通过催化磷脂酰肌醇发生磷酸化而将活化信号传入细胞内。正常情况下，由其活化而产生的类脂产物有3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，4，5)P3]和3，4-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，4)P2]、3，5-二磷酸磷脂酰肌醇[PI(3，5)P2]。其中PI(3，4，5)P3是Akt 转位于细胞膜并被活化所必需的。Akt是相对分子质量约为57 ku的丝/苏氨酸蛋白激酶，目前已发现的Akt家族成员包括：Akt1、Akt2、Akt3。

研究显示，在哮喘动物模型及哮喘患者中存在P13K/Akt通路的异常活化，PI3K/Akt信号通路在嗜酸性粒细胞、T细胞、B淋巴细胞、肥大细胞的激活和免疫反应中起着至关重要的作用[6]。有研究表明，表皮生长因子(EGFP)可诱导黏液腺化生并引起MUC5AC的过度表达，此外EGFP还能激活细胞外信号相关激酶(ERK)1/2及其下游的Akt激酶和PI3K[7]。在反流性食管炎中，通过PI3K/Akt/AP-1途径结合胆汁酸能调节食道中MUC5AC的表达[8]。在体外细胞实验中，用PI3K抑制剂LY294002能抑制由IL-13介导的MUC2基因的表达，进而减少细胞MUC的产生；在小鼠哮喘模型中，使用PI3K抑制剂LY294002抑制P13K信号传导通路，可减轻气道高反应性，减轻气道、周围肺组织及血管周围的炎症细胞的浸润，抑制黏液的过度分泌，能显著减少IL-4、IL-13等细胞因子的产生，减轻支气管黏膜杯状细胞和平滑肌细胞的增生；另外，在PI3K基因敲除鼠哮喘模型中，基因敲除鼠气道炎症和结构重塑明显低于正常小鼠哮喘模型，这一变化可能与其Smad2/3和转化生长因子(TGF)-β的减少有关[9-10]。在人嗜酸性粒细胞中,IL-5家族成员通过趋化因子诱导Ras-ERK1/2和PI3K/Akt信号途径,而Lyn激酶有助于监管Ras-ERK1/2和PI3K/Akt的酶联反应，并参与增强嗜酸性粒细胞对过敏原的炎性能力。Lyn激酶的激活被认为对IL-5诱导激活ERK1/2和PI3K信号通路有重要作用[11]。在过度表达磷酸酶PTPN22的慢性B淋巴细胞性白血病细胞中，获得抑制抗原诱导的凋亡和正调节抗凋亡的Akt信号途径，是由于Akt通路上的选择性解耦联Lyn激酶调节了下游的B细胞受体[12]。

2.2 Smad信号途径 Smads家族蛋白是参与TGF-β细胞内信号传导的不同动物和人的相关蛋白的统称。现证实的Smads有9种，根据各自功能不同将其分为3类：包括抑制性Smad、共同通路型Smad和受体活化型或通路限制性Smad。它对TGF-β信号在细胞内的传导过程中有着双向调节作用，不同的Smad介导不同的TGF-β家族成员的信号转导。相应的受体与配体TGF-β结合形成的受体复合物，激活Smads，使其进入细胞核内，共同双向调控它们参与调节靶基因的转录[13]。

近年大量研究提示，Smad蛋白家族的Smad2、3、6和Smad7都有参与TGF-β的信号转导。目前，仅知道Smad6和Smad7的功能是抑制受体的激动，可以阻断TGF-β介导的转录反应。Smad2与Smad3一起被TGF-β1的Ⅰ型受体磷酸化后，可与Smad4形成异源性多聚体，并转入核内与DNA结合，激活DNA转录，调节靶蛋白的表达。哮喘的炎性反应中Smad通路介导TGF-β诱导细胞内信号转导,在哮喘气道重构的形成过程中有着重要的作用。Makinde等[14]发现哮喘患者表现为血清高TGF-β，杯状细胞增生，气道内黏液分泌增多。在小鼠模型和人类哮喘中，均发现TGF-β/Smad2信号蛋白在大多数浸润入呼吸道的细胞如EOS、中性粒细胞、树突状细胞等内表达。Me-Millan等[15]发现，TGF-β抗体拮抗剂可抑制Smad2的磷酸化，从而调节TGF-β/Smad信号转导通路，减少气道上皮细胞周围胞外基质的沉积，阻止气道杯状细胞的增生和平滑肌细胞增生。Le等[16]证实Smad3缺乏小鼠哮喘模型与正常小鼠哮喘模型相比较，Smad3缺乏组哮喘小鼠气道上皮细胞黏液分泌量明显减少，支气管平滑肌厚度减低。应用TGF-β抗体拮抗剂可上调Smad7的表达，进而调节TGF-β/Smad信号转导通路的表达，最终调节气道重构的作用。此外还有研究证明，使用TGF-β受体激酶抑制剂SB431542封锁TGF-β通路活性，能显著降低Lyn激酶的更新和激活，表明Lyn激酶可能在TGF-β/Smad信号通路中发挥重要作用[17]。

2.3 STAT6信号途径 信号转导子和转录激活子(STAT)能与靶基因调控区DNA结合，是一类参与多种细胞因子及趋化因子信号转导过程的转录因子家族。STAT6作为其家族成员之一，目前认为它的转录调控作用与酪氨酸磷酸化信号耦联有关，能直接把细胞外信号与基因表达调控联系起来，在哮喘气道炎症中的作用越来越受到重视。

一般情况下，STAT6以单体非活化的形式存在，当IL-4、IL-13与膜受体(IL-4Ra)结合时，引起JAKs/STAT系统的激活，通过JAK/STAT信号转导途径，胞质内的STAT6被激活，引起该蛋白的磷酸化，激活的SH2区域形成二聚体，进入细胞核内与特定的DNA位点结合，引起IgE、IL-4R、FcR、Eotaxin等相关基因的表达。磷酸化的STAT6可促进辅助性T细胞(Th)分化为Th2型，促进B细胞的成熟，促进免疫球蛋白转换，转录激活多种趋化因子等，是哮喘发病过程中的重要转录因子[18]。在哮喘小鼠模型中已证实STAT6蛋白和STAT6mRNA呈高表达，且主要表达于杯状细胞。在哮喘的发生发展过程中，变应原的反复刺激、各种炎性细胞因子的诱导，使STAT6处于持续活化和过度表达的状态，从而促进Th2的分化、增殖，并出现优先表达IL-4、IL-13等细胞因子，使Th1/Th2平衡失衡，出现气道炎症及气道高反应性；STAT6在气道黏膜下的高表达，使杯状细胞分化产生黏液增多，加重气道阻塞，介导气道高反应性、EOS浸润，Ig亚类转化生成IgE、IgG1[19-20]。已研究表明Foxa2、 STAT6和EGFP信号途径在调节MUC5AC产生中起重要作用，Foxa2基因敲除鼠会出现气道黏液腺的化生和MUC5AC的过度表达；在过敏性炎症中，IL-13和STAT6能明显诱导黏液腺化生和MUC5AC过度表达，IL-13能增加气道上皮细胞TGF-β2释放与表达[21]。Simasko等[22]研究表明，酪氨酸激酶抑制剂A77-1726在尿嘧啶存在或不存在的情况下均能抑制JAK3和STAT6的磷酸化，该研究通过实验证实A77-1726能降低STAT6与IgG1启动子上STAT6结合位点的结合，从而阻止IgG1的产生。也有学者证明，A77-1726能阻断IL-13对JAK激酶的活化作用，导致JAK激酶使STAT6磷酸化的功能下降。研究表明Lyn缺陷小鼠有较高水平的血清免疫球蛋白、IL-4，Th2免疫反应增强是通过在EOS表面的FceRI导致Lyn信号通路的缺乏而实现的，在肥大细胞，Lyn激酶已被证明对Fyn激酶有抑制作用，而其表达水平可以驱动PI3K的活化和IL-4的产生[23]。

3 展 望

综上所述，Lyn激酶与哮喘的发生有密切关系，Lyn激酶缺乏将扰乱PI3K/Akt、TGF-β/Smad、STAT6等信号途径，最终导致严重的，持续的哮喘症状。积极预防、治疗哮喘气道黏液高分泌，对哮喘患者病情控制有重要意义。可通过基因干预等方法调节Lyn相关基因的活性及Lyn激酶的表达，加强其对下游多种信号通路的调节作用，减轻气道高反应、气道重塑、EOS浸润等，进而减轻气道的黏液高分泌，从而到达控制和治疗哮喘的目标。

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