血管活性肠肽/垂体腺苷酸环化酶激活肽对支气管哮喘作用的研究进展

沈琴琴，李国平

(泸州医学院附属医院呼吸内一科，四川泸州646000)

血管活性肠肽/垂体腺苷酸环化酶激活肽对支气管哮喘作用的研究进展

沈琴琴，李国平

(泸州医学院附属医院呼吸内一科，四川泸州646000)

血管活性肠肽(VIP)和垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)同属于胰泌素-胰高血糖素家族，具有舒张平滑肌、调节免疫和炎症反应的作用，对支气管哮喘发挥保护作用。本文对VIP/PACAP作用机制及其在支气管哮喘中的作用进行综述。

哮喘；血管活性肠肽；垂体腺苷酸环化酶激活肽

支气管哮喘是由多种细胞和细胞组分参与的气道慢性炎性反应疾病，主要特征为可逆性气流受限、气道不可逆性缩窄和气道重塑，其发病机制尚不完全清楚，可概括为免疫-炎症反应、神经机制和气道高反应性及其相互作用。血管活性肠肽(Vasoaetive intestinal peptide，VIP)和垂体腺苷酸环化酶激活肽(Pituitary adenylate cyclase activating polypeptide，PACAP)通过舒张气道平滑肌、调节免疫和炎症反应对支气管哮喘发挥保护作用，使得VIP/PACAP成为支气管哮喘治疗的新途径。

1 VIP/PACAP的特点

1969年Said和Mutt首先从猪小肠组织分离得到的VIP，由28个氨基酸残基组成的一单链线性肽类结构物质，1989年Miyata从羊下丘脑提取神经肽PACAP，包括PACAP-38和PACAP-27两种形式，它们分别由38个和27个氨基酸组成。VIP和PACAP有68%的同源序列，同属于胰泌素-胰高血糖素家族；VIP/PACAP主要通过与G蛋白耦联受体(VPAC1、VPAC2、PAC1)结合发生生物效应，其中VPAC1、VPAC2对VIP和PACAP有同等的亲和力，PAC1为PACAP的特异性受体[1]。

2 VIP/PACAP舒张平滑肌的作用

平滑肌广泛分布于人体消化道、呼吸道、血管和泌尿、生殖系统等。VIP/PACAP主要通过启动以下双信号通路舒张平滑肌：(1)与VPAC2和PAC1受体结合后激活G蛋白(Gs)、活化腺苷酸环化酶(Adenylate cyclase，AC)，提高细胞内环磷酸腺苷(Cyclic adenosine monophosphate，cAMP)水平，继而活化蛋白激酶A及蛋白激酶G，降低细胞内Ca2+水平而松弛平滑肌；(2)与VPAC1受体和钠尿肽C型受体(Natriuretic peptide C receptor，NPR-C)结合后激活G蛋白(Gi1和 Gi2)，促进Ca2+内流，随着细胞内Ca2+浓度增高，钙调蛋白与Ca2+结合形成Ca2+/钙调蛋白复合物，从而激活内皮型一氧化氮合酶(eNOS)，增加NO合成，进一步激活鸟苷酸环化酶(Guanylate cyclase，GC)，提高细胞内环磷酸鸟苷(Cyclic guanosine monophosphate，cGMP)水平，继而活化蛋白激酶G，介导平滑肌舒张，VPAC1受体亦可不依赖eNOS舒张平滑肌[2-3]。另有文献报道，电压门控K+通道也介导VIP/PACAP松弛平滑肌[4]。

3 VIP/PACAP的抗炎作用

慢性炎症常伴有固有免疫和适应性免疫的参与。巨噬细胞是固有免疫的主要参与者，通过吞噬作用杀灭病原体而启动炎症反应，释放毒性氧、氮中间体和TNF-α，同时释放细胞因子和趋化因子，募集和激活其他免疫细胞。巨噬细胞不仅执行固有免疫的效应功能，也在适应性免疫应答的各阶段发挥作用，在免疫反应中起着关键作用。VIP/PACAP主要与VPAC1受体结合，抑制NF-κB、Jak1/2-STAT1及MEKK1/MEK4/JNK信号传导通路并增加环磷酸腺苷效应元件结合蛋白(cAMP responsive element-binding protein，CREB)磷酸化，使诱导型一氧化氮合酶(iNOS)活性及转录因子活化蛋白-1(Activator protein-1，AP-1)的生成受到抑制，减少NO生成、抑制活化的巨噬细胞释放炎症细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-12)及表达趋化因子(MIP-2、IL-8、MIP-1α、MIP-1β、MCP-1、RANTES)并促进抗炎因子(IL-10)分泌，从而对活化巨噬细胞发挥调节作用[5]。

树突状细胞(Dendritic cell，DC)是功能最强的抗原提呈细胞，能显著刺激初始T细胞增殖，是机体适应性T细胞免疫应答的始动者。Delgado等[6-7]早期发现VIP/PACAP上调DC表面CCL22(Th2细胞趋化因子)表达，下调CXCL10(Th1细胞趋化因子)表达，使DC获得诱导Th0细胞向Th2分化而抑制向Th1分化的能力，引起炎症因子IL-2、IFN-γ的表达下降，抗炎因子IL-10的表达上调，表现为抗炎作用。VIP/PACAP还通过抑制活化的巨噬细胞释放促Th1细胞因子IL-12使CD4+T细胞向Th1分化受到抑制。此外，VIP/ PACAP通过降低颗粒酶B、穿孔素及FasL在Th2细胞表达来提高Th2生存率，促进产生记忆性Th2细胞，而在Th1中无该作用[8]。研究表明，VIP/PACAP能下调LPS/IFN-γ活化的树突状细胞表面CD80和CD86表达形成耐受型DC，该耐受型DC诱导失能T细胞和CD4+CD25+Foxp3+调节性T细胞(Treg)生成[9]。Treg通过与靶细胞直接接触和分泌IL-10、转化生长因子β(TGF-β)抑制效应T细胞增殖和合成细胞因子，TGF-β又参与诱导Treg细胞生成，从而发挥免疫抑制作用，减轻炎症反应[10]。Th17细胞是一类新发现的辅助性T细胞，该细胞能分泌多种细胞因子，其中最主要的是促炎因子IL-17。研究发现VIP/PACAP能减少Th1和Th17细胞数量，增加Th2和Treg细胞数量，降低IFN-γ、IL-17水平，增加IL-10、TGF-β的分泌[11]。

4 VIP/PACAP与支气管哮喘

支气管哮喘以气道高反应性及炎症反应为特征。已有文献报道，VIP/PACAP能引起人离体气道平滑肌松弛，较异丙肾上腺素更有效，且该作用不被普萘洛尔和吲哚美辛所抑制[12]。研究表明，对稳定型哮喘患者分别吸入VIP类似物和β2肾上腺受体激动剂，VIP有和β2肾上腺受体激动剂程度相当的支气管扩张作用[13]。Szema等[14]发现VIP基因敲除(KO)小鼠与野生型(WT)小鼠相比表现出哮喘的基本特征：气道高反应性和气道炎症。对VIP基因敲除小鼠予以外源性VIP处理后，其气道高反应性明显减轻，肺组织细胞浸润受到极大限制、肺泡灌洗液中中性粒细胞数明显下降，与野生型无差异，表明VIP对哮喘有治疗作用。由卵蛋白致敏并诱发的支气管哮喘大鼠模型组与对照组相比，肺泡灌洗液中细胞总数、巨噬细胞及嗜酸性粒细胞数均增加，血浆中髓过氧化物酶升高；而预先吸入粉状长效VIP衍生制剂(IK312532/ns)的哮喘大鼠，细胞总数、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞数及髓过氧化物酶水平均较模型组明显下降，表明VIP可减轻气道炎症[15]。最近证明在卵蛋白致敏并诱发的哮喘小鼠模型中PAC1受体mRNA表达增加，较假致敏组有差异，然而PAC1相关受体VPAC1受体mRNA在过敏性肺组织中的表达与假致敏组差异无统计学意义[16]。在这项研究中，卵蛋白致敏PAC1受体缺陷小鼠和野生型小鼠后，前者与后者相比，肺泡灌洗液中细胞总数、嗜酸性粒细胞数、中性粒细胞数增加，IL-4及eotaxin-2增高，血浆中IgE也升高，前者予以PAC1受体激动剂治疗后，小鼠的炎症明显减轻，可能与细胞总数、巨噬细胞数和嗜酸性粒细胞数减少、IL-4及eotaxin-2明显下降有关，因此PAC1受体激动剂可作为抗炎治疗[17]。另有文献报道，烟曲霉分别致敏VPAC2基因敲除小鼠和野生型小鼠后均表现为过敏性气道炎症(肺泡灌洗液中单核/巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和淋巴细胞均增高)、杯状细胞化生、平滑肌细胞增生和血清IgE升高，VPAC2基因敲除小鼠较野生型小鼠嗜酸性粒细胞数减少由VIP缺失所致，而非VPAC2受体缺乏，但VPAC2受体介导气道内嗜酸性粒细胞迁移；许多报告表明，VIP促进Th2表型，但此项研究证实VIP阻遏肺内CD4+T细胞中活化T细胞核转录因子(Nuclear factor of activated T cells，NFAT)活化，抑制Th2型免疫的发展[18]。很明显，VIP在免疫调节中的作用依赖疾病状态及所属组织。已有研究结果显示哮喘小鼠急性发作及非急性发作时肺泡灌洗液中VIP的含量明显低于正常对照组，支气管哮喘患儿较健康儿童血浆中VIP含量降低，予以外源性VIP及PACAP治疗能使VIP/PACAP抗炎及对支气管的扩张作用增强，缓解哮喘症状[19-20]。Voedisch等[21]证明VIP/PACAP可抑制肺内树突状细胞的吞噬能力，介导树突状细胞表面分子的表达，抑制气道内炎症。VIP/PACAP还能抑制肺肥大细胞释放介质和嗜酸性粒细胞迁移及产生IL-16[22]，增加体内CD4+CD25+Foxp3+Treg细胞生成，诱导免疫耐受，表现为抗炎作用[23-24]。此外，血管活性肠肽有抑制哮喘气道重塑作用，其机制可能与减少TGF-β1表达有关[25]。

VIP/PACAP作为具有支气管扩张和抗炎作用的神经肽，在呼吸系统疾病中具有重要的作用。尤其是以气道高反应和炎症反应为特征的支气管哮喘，VIP/PACAP治疗哮喘较常规的哮喘治疗药物有其特有的优势。然而哮喘动物的肺部并没有发现介导抗炎作用的VPAC1受体mRNA高表达，VIP/PACAP在肺内的抗炎机制仍不十分清楚，作为药物治疗支气管哮喘的同时是否存在潜在的副作用，尚未见更多的报道，其作用机制及安全性还有待通过进一步的实验明确。

[1]Dickson L,Finlayson K.VPAC and PAC receptors:from ligands to function[J].Pharmacology&Therapeutics,2009,121(3):294-316.

[2]Grider JR,Murthy KS.Autoinhibition of endothelial nitric oxide synthase(eNOS)in gut smooth muscle by nitric oxide[J].Regul Pept, 2008,151(1-3):75-79.

[3]Grant S,Lutz EM,McPhaden AR,et al.Location and function of VPAC1,VPAC2 and NPR-C receptors in VIP-induced wasodilation of porcine basilararteries[J].Journal of Cerebral Blood Flow&Metabolism,2006,26(1):58-67.

[4]Hernández M,Barahona MV,Recio P,et al.Neuronal and smooth muscle receptors involved in the PACAP-and VIP-induced relaxations of the pig urinary bladder neck[J].British Journal of Pharmacology,2006,149(1):100-109.

[5]Delgado M,Pozo D,Ganea D.The significance of vasoactive intestinal peptide in immunomodulation[J].Pharmacological Reviews, 2004,56(2):249-290.

[6]Delgado M,Reduta A,Sharma V,et al.VIP/PACAP oppositely affects immature and mature dendritic cell expression of CD80/CD86 and the stimulatory activity for CD4+T cells[J].Journal of Leukocyte Biology,2004,75(6):1122-1130.

[7]Delgado M,Gonzalez-Rey E,Ganea D.VIP/PACAP preferentially attract Th2 effectors through differential regulation of chemokine production by dendritic cells[J].The FASEB Journal,2004,18(12): 1453-1455.

[8]Sharma V,Delgado M,Ganea D.Granzyme B,a new player in activation-induced cell death,is down-regulated by vasoactive intestinal peptide in Th2 but not Th1 effectors[J].The Journal of Immunology, 2006,176(1):97-110.

[9]Yalvac ME,Arnold WD,Hussain SR,et al.VIP-expressing dendritic cells protect against spontaneous autoimmune peripheral polyneuropathy[J].Molecular Therapy,2014,22(7):1353-1363.

[10]Anderson P,Gonzalez-Rey E.Vasoactive intestinal peptide induces cell cycle arrest and regulatory functions in human T cells at multiple levels[J].Molecular and Cellular Biology,2010,30(10):2537-2551.

[11]Tan YV,Abad C,Wang Y,et al.VPAC2(vasoactive intestinal peptide receptor type 2)receptor deficient mice develop exacerbated experimental autoimmune encephalomyelitis with increased Th1/Th17 and reduced Th2/Treg responses[J].Brain,Behavior,and Immunity, 2015,44:167-175.

[12]Baliga RS,MacAllister RJ,Hobbs AJ.Vasoactive peptides and the pathigenesis of pulmonary hypertension:role and potential therapeutic application[J].Handbook of Experimental Pharmacology,2013, 218:477-511.

[13]Linden A,Hansson L,Andersson A,et al.Bronchodilation by an inhaled VPAC2 receptor agonist in patients with stable asthma[J].Thorax,2003,58(3):217-221.

[14]Szema AM,Hamidi SA,Lyubsky S,et al.Mice lacking the VIP gene show airway hyperresponsiveness and airway inflammation,partially reversible by VIP[J].American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology,2006,291(5):L880-L886.

[15]Onoue S,Matsui T,Kuriyama K,et al.Inhalable sustained-release formulation of long-acting vasoactive intestinal peptide derivative alleviates acute airway inflammation[J].Peptides,2012,35(2): 182-189.

[16]Kinhult J,Andersson JA,Uddman R,et al.Pituitary adenylate cyclase-activating peptide 38 a potent endogenously produced dilator of human airways[J].Journal of Occupational Medicine&Toxicology,2013,8(1):28-37.

[17]Lauenstein HD,Quarcoo D,Plappert L,et al.Pituitary adenylate cyclase-activating peptide receptor 1 mediates anti-inflammatory effects in allergic airway inflammation in mice[J].Clinical&ExperimentalAllergy,2011,41(4):592-601.

[18]Samarasinghe AE,Hoselton SA,Schuh JM.The absence of VPAC2 receptor does not protect mice from Aspergillus induced allergic asthma[J].Peptides,2010,31(6):1068-1075.

[19]刘海燕,侯伟,杨旭东,等.支气管哮喘大鼠肺内c-fos蛋白表达和神经肽含量相关性研究[J].中国儿童保健杂志,2014,22(7): 709-712.

[20]周剑昕,赵若愚.支气管哮喘患儿治疗前后血清SOD、VIP、TNF-α和Lep水平变化的临床意义[J].黑龙江医药,2014,27(6): 1301-1304.

[21]Voedisch S,Rochlitzer S,Veres TZ,et al.Neuropeptides control the dynamic behavior of airway mucosal dendritic cells[J].PLoS one, 2012,7(9):e45951.

[22]Wu D,Lee D,Sung YK.Prospect of vasoactive intestinal peptide therapy for COPD/PAH and asthma:a review[J].Respiratory Research,2011,12(1):45-52.

[23]Szema AM,Hamidi SA,Golightly MG,et al.VIP Regulates the Development&Proliferation of Treg in vivo in spleen[J].Allergy, Asthma&Clinical Immunology,2011,7(1):19.

[24]Yossan-Var T,Catalina A,Robert L,et al.Pituitary adenylyl cyclase-activating polypeptide is an intrinsic regulator of Treg abundance and protects against experimental autoimmune encephalomyelitis[J].Proceedings of the National Academy of the United States ofAmerica,2009,106(6):2012-2017.

[25]王娟,尚云晓.血管活性肠肽对哮喘气道重塑小鼠肺组织转化生长因子β-1表达的影响[J].中国医科大学学报,2014,43(5): 422-425.

R562.2+5

A

1003—6350（2016）01—0097—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.01.034

2015-03-22)

国家自然科学基金(编号：81170032)

李国平。E-mail：lzlgp@163.com