Lyn激酶和内质网应激在过敏性支气管哮喘中的作用

伍娟综述，杨小琼审校

（四川医科大学，四川泸州646000）

Lyn激酶和内质网应激在过敏性支气管哮喘中的作用

伍娟综述，杨小琼审校

（四川医科大学，四川泸州646000）

支气管哮喘是多种细胞及细胞组分参与的气道炎症性疾病，主要以气道炎症和气道重塑、气道高反应性为特征；然而其发病机制十分复杂，本文对Lyn激酶和内质网应激在支气管哮喘的发病机制中的重要作用进行综述。

支气管哮喘；Lyn激酶；内质网应激

支气管哮喘(简称哮喘)是由多种细胞(嗜酸性粒细胞、肥大细胞、淋巴细胞、中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、气道上皮细胞等)和细胞组分参与的以气道高反应为主要特征的慢性非特异性炎症疾病，主要以气道炎症和气道重塑为特征。哮喘是我国乃至全球的一种常见病、多发病，可以发生于不同年龄阶段和种族，是一个影响十分广泛的疾病。目前，全球哮喘患者约3亿人，中国哮喘患者约3 000万，每年有近20万人死于哮喘[1]。极大多数哮喘是由过敏原诱发的，患者在接触过敏原后会发生过度的免疫反应，导致气道变异性炎症反应，其具体的机制并不清楚。有研究发现Lyn激酶和内质网应激在支气管哮喘的发生中有着重要的作用。

1 内质网应激及其与哮喘

内质网(Endoplasmic reticulum，ER)是生命体内一种特殊的细胞器，在生物合成中起着重要的作用，它参与了细胞膜蛋白、分泌蛋白的折叠修饰及其分泌[2]。但是，当内质网功能紊乱时，错误折叠或未折叠的蛋白大量堆积在内质网腔内，引起内质网应激(Endoplasmic reticulum stress，ER stress)。此时，细胞将发起一个适应性应答-未折叠蛋白反应(Unfolded protein response，UPR)来缓解内质网压力，维持内质网稳态。UPR主要通过3种内质网相关膜蛋白来减少错误蛋白的合成、促进其降解及增加相关分子伴侣帮助蛋白质正确折叠；包括：蛋白激酶RNA样内质网激酶(PERK)、活化转录因子6(ATF-6)及肌醇酶1(IRE1)。未发生内质网应激时，上述3种膜蛋白与BIP/GRP78 (葡萄糖调节蛋白78)结合在一起，此时，3种蛋白处于无活性状态。BIP/GRP78是一种分子伴侣，属于热休克蛋白家族，与未折叠蛋白有较强的结合能力，能辅助其在内质网内正确折叠。当大量蛋白堆积在内质网引发内质网应激时，BIP/GRP78与上述3种膜蛋白(PERK、ATF6、IRE1)分离释放到内质网腔内，此时3种膜蛋白被激活，产生PERK-eIF2 α、IRE1-XBP1s、ATF6-ERSE三条信号通路，发挥减轻内质网应激、保护细胞的作用[3]，可见BIP/GRP78是内质网应激的关键性调控分子；且在发生内质网应激时BIP/GRP78的表达明显增加，所以可以认为BIP/GRP78的表达上调是ERS和UPR的激活标志[4]，并且UPR对发生内质网应激的细胞的功能恢复有着重要的作用。如果内质网应激持续时间过长或者应激反应过于强烈，超过细胞自身的调节能力，就会导致细胞受到伤害，UPR启动细胞凋亡程序清除功能无法恢复的细胞。已知内质网应激反应参与了许多的慢性炎症性疾病和自身免疫性疾病。

内质网对细胞内钙离子浓度的变化也有着重要的作用，内质网负责储藏钙离子，有特定的通道使内质网内的钙离子释放到细胞质内或是使钙离子返回内质网重新储存；如心肌肌浆网Ca2+-ATP酶(SERCA)，它在心肌细胞钙稳态调节中起重要作用；SERCA的功能活动也影响着依赖钙离子的细胞反应。在一些病理条件下(包括哮喘和老年痴呆症)SERCA活动障碍，内质网对钙离子的管理也会失去平衡；而许多在内质网内组装和折叠的蛋白质与钙离子浓度水平密切相关；那么改变蛋白质的折叠或钙离子浓度都将会导致UPR[5]。人类支气管上皮细胞的炎症激活内质网应激的压力感受器IRE1a，介导炎性细胞因子的产生。研究表明，在气道上皮炎症中依赖IRE1剪切激活的XBP-1 mRNA的重要作用是在纤毛细胞内质网中蓄积Ca2+，使依赖Ca2+分泌的细胞因子增加[6]。ORMDL3基因编码内质网跨膜蛋白ORMDL3，也被认为与哮喘有关；其主要通过与SERCA相互作用调节胞浆钙离子浓度来调节UPR[5]。ORMDL3在不同组织细胞中均有表达，而在发生炎症反应的细胞中表达明显增高；在基因水平的研究显示，联系UPR和哮喘最主要的基因是ORMDL3[5，7]。Cantero-Recasens等[5]也认为炎症反应与UPR有着密切的关系,不同的内质网跨膜蛋白参与了传递信号及激发UPR，扰乱内质网内钙离子的平衡引发UPR，减少SERCA的表达，从而导致气道重塑。SERCA不表达已被证明是诱导哮喘气道重塑的标志[7]。

有研究显示在OVA诱导支气管哮喘的小鼠肺组织中内质网应激相关的标记蛋白BIP/GRP78和CHOP含量明显增加；同时也发现与健康人群相比，支气管哮喘患者的外周血单核细胞及支气管肺泡灌洗液中内质网应激的标记蛋白含量也明显增加。内质网应激干扰蛋白质合成和分泌，导致活性氧代谢产物增加，而炎症通过NF-κB激活介导凋亡细胞因子CHOP的表达，从而参与各种障碍，包括神经退行性疾病、代谢紊乱、炎性疾病和恶性肿瘤[8]。

在对肺疾病的研究揭示了内质网应激触发了NF-κB信号通路，导致肺组织中促炎症反应的基因大量表达及细胞因子大量产生。Cantero-Recasens等[5]也认为UPR可以激发在炎症反应中起重要作用的关键分子如NF-κB和JNK。不仅ATF-6与NF-κB激酶(IKK)信号通路相关，IRE1α和PERK-eIF2α也能促进NF-κB介导炎症反应[7]。当使用内质网应激抑制剂4-PBA(4-苯基丁酸)后可以通过减弱NF-κB的核转位使中性粒细胞占主导地位的哮喘小鼠模型的气道高反应性和炎症反应明显减弱，这样的抑制作用也同样发生在嗜酸性粒细胞性哮喘；而且，4-PBA还能增加IL-10的产生，IL-10可以抑制呼吸道过敏疾病患者的气道炎症及气道高反应[7-8]。

最近有研究显示，屋尘螨(HDM)可以诱发严重的内质网应激反应，导致气道上皮细胞凋亡随之发生纤维化；而且研究发现，在HDM诱发的支气管哮喘气道上皮细胞的内质网应激反应中，ATF6和ERP57发挥着重要的作用；在研究中用Si-RNA干扰ATF6和ERP57，可以发现内质网应激反应减弱，从而使气道炎症、气道高反应性及气道纤维化明显减轻[9]。

2 Lyn激酶及其与哮喘

Lyn激酶是非受体酪氨酸激酶Src家族成员之一，参与细胞的增殖、分化、凋亡、迁移、代谢等，并在炎症反应中发挥着重要的作用。在相同或不同细胞中Lyn激酶既可以发挥消极的作用又可以发挥积极的作用；由于Lyn激酶有着影响免疫细胞信号通路的强大能力，它被称为是自身免疫性疾病的重要传感器，如哮喘、银屑病等[10]。在嗜酸性粒细胞中，白细胞介素-5 (IL-5)及其家族细胞因子的释放可以增加嗜酸性粒细胞对化学引诱物的高致敏性；IL-3(IL-5家族成员)也能增加趋化因子fMLP(N-甲酰-L-甲硫氨酰-L-白氨酰-L苯丙氨酸)诱导嗜酸性粒细胞中ERK1/2(细胞外调节蛋白激酶)磷酸化的作用；同时还发现在IL-5作用于人血嗜酸性粒细胞后，趋化因子诱导的Akt(丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶)磷酸化的作用同样被增强[11]。有报道，IL-5家族细胞因子影响嗜酸性粒细胞的趋化能力与细胞内信号转导事件有关[12-16]。据报道Lyn激酶的激活对IL-5诱导ERK1/2和PI3K/Akt途径的激活有重要的作用；也就是说Lyn在IL-5家族成员活化的核心机制中发挥着重要的作用。实验证明Src家族成员Lyn激酶可以与IL-5(IL-3和GM-CSF)受体β链副结合，这样的联合对之后出现的RAS-ERK1/2信号通路的激活十分关键；实验还表明Lyn激酶不仅对IL-5诱导信号转导和细胞反应十分重要，而且还是IL-5家族细胞因子与趋化因子家族之间联系的关键组成部分。而且Lyn激酶对上调PI3K/Akt通路的激活及白细胞三烯-C4的释放增加也有着重要贡献。实验同时也证明在没有IL-5对嗜酸性粒细胞影响的条件下Lyn激酶并不是fMLP诱导RAS-ERK1/2和PI3K/Akt激活的决定性因素；当Lyn激酶的活性或表达下降时，RAS的激活、ERK1/2的磷酸化都受到影响，但并没有完全废除IL-5对fMLP的协同增强作用，而Src抑制剂却使反应受到了更大的影响，提示其他Src家族成员也有参与。实验证据支持Lyn激酶是人血嗜酸性粒细胞及气道嗜酸性粒细胞表型高表达的关键分子，并有可能加重气道炎症反应[11]。

然而也有报道Lyn激酶在气道炎症反应中起相反的作用。转化生长因子-β(TGF-β)是参与哮喘气道重塑的一个主要的介质；TGF-β亚型在哺乳动物包括TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3[17]；有报告显示，在有过敏性气道炎症的小鼠的肺组织中发现TGF-β3mRNA的含量明显增加，而TGF-β1mRNA和TGF-β2mRNA并没有明显改变[18]；使用抗TGF-β抗体可以使气道重塑受到抑制[19]。在HDM诱导的Lyn-/-的小鼠哮喘模型与WT小鼠哮喘模型对比，前者TGF-β3剧增，而TGF-β1TGF-β2没发现明显增加[17]。也就是说Lyn激酶缺乏导致加剧了TGF-β3的表达，使气道重塑加重，而与前面所述的Lyn激酶可能加重炎症反应[11]不一样。

Lyn激酶同样可以减弱NF-κB信号，增加Lyn激酶可以使NF-κB的活化明显受到抑制[20]。Lyn激酶缺乏导致NF-κB以及Smad2、STAT6大量表达，且NF-κB以及Smad2，STAT6磷酸化量剧增；也就是说Lyn激酶下调TGF-β3、Smad2，STAT6，和NF-κB信号水平，而IL-4和IL-13也可能改变STAT6或NF-κB水平[17]；而IL-4和STAT6在气道重塑中也起着关键的作用[21-24]。而且Lyn激酶缺乏还导致MUC5AC(气道黏液主要成分黏蛋白)分泌增加，而TGF-β3上调并促进成纤维细胞增殖来促进气道重塑；Lyn激酶缺乏还导致TGF-β3驱使上皮细胞间质化和胶原蛋白的产生[17]。在Li等[17]研究中，重复暴露于HDM的Lyn-/-小鼠的气道炎症和气道重塑也加重，且存活率明显下降；Lyn激酶缺乏加重气道重塑与黏液分泌增加和胶原沉积。Lyn激酶的缺乏也影响T细胞分泌IL-4和TNF-α。Lyn激酶抑制HDM诱导的气道重塑是通过下调关键分子TGF-β3达到目的的。最近有研究已明确表明了慢性粒细胞白血病中lyn与TGF-β的联系[25]，然而Lyn激酶在慢性气道重塑中对TGF-β的调节机制仍然是不明确的[17]。

3 Lyn激酶与内质网应激

大量实验表明无论是RAS-ERK途径还是PI3K/ Akt信号途径，都在支气管哮喘的发病机制中发挥着重要的作用。PI3K/Akt途径是调节细胞生长、增殖、分化、凋亡的重要信号通路，其一般参与经典的线粒体凋亡途径，但近来也有研究报道该途径也在保护内质网应激细胞中发挥着重要作用[26]。已经有研究表明PI3K/Akt对内质网应激细胞的保护是通过抑制生长阻滞和DNA损伤诱导蛋白153(Growth arrest and DNA damage-inducible protein 153，GADD153)的诱导而发挥作用的[27-28]。刘友平等[29]实验发现HEK293细胞PI3K/Akt通路中的Akt在内质网应激介导BIP/ GRP78诱导中起重要的作用，且Akt对BIP/GRP78的调控发生在蛋白水平，也就是说PI3K/Akt信号通路是通过BIP/GRP78来调节内质网应激的。BIP/GRP78是内质网应激上游的重要开关分子，因而可以认为PI3K/Akt途径与内质网应激有着密切的联系。而另一个实验表明肝癌细胞Hep3B中：阻断PI3K/Akt途径促进内质网应激介导的MEK/ERK活化，过度激活PI3K/Akt则抑制内质网应激介导的MEK/ERK活化，说明PI3K-Akt和MEK/ERK信号通路间可能存在特异信号交流，且Akt活化对MEK/ERK通路起负调控作用[30]。而大量的证据表明Akt和ERK1/2的磷酸化与Lyn激酶有着一定的相关性，Lyn激酶可以通过IL-5来上调PI3K/Akt和ERK1/2信号通路的活性[11]。也就是说Lyn激酶可能通过PI3K/Akt途径来调节内质网应激，然而其具体的机制有待进一步研究。

同时Lyn激酶还可以减弱NF-κB信号水平，而UPR内质网应激却触发了NF-κB信号通路，导致肺组织中促炎症反应的基因大量表达及细胞因子大量产生[7]，同样也说明着Lyn激酶与内质网应激在支气管哮喘的发生发展中可能有着一定的联系，但在哮喘中Lyn激酶对内质网应激是正调节还是负调节还有待进一步实验证明。

综上所述，支气管哮喘的发病机制是十分复杂的，尽管已发现有很多细胞及细胞分子信号参与它的发生发展，其机制仍未完全阐明。Lyn激酶与内质网应激之间可能存在复杂的网络信号通路介导支气管哮喘的发生发展，通过对二者的进一步研究可能会对未来治疗支气管哮喘提供有用的信息。

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Role of Lyn kinase and endoplasmic reticulum stress in allergic bronchial asthma.

WU Juan,YANG Xiao-qiong. Sichuan Medical University,Luzhou 646000,Sichuan,CHINA

Bronchial asthma is an airway inflammatory disease which many kinds of cells and cellular components are involved in.It is characterized by airway inflammation,airway remodeling and airway hyperresponsiveness. However,the pathogenesis of bronchial asthma is very complex.Therefore in this paper,the important roles of Lyn kinase and endoplasmic reticulum stress in the pathogenesis of bronchial asthma are reviewed.

Bronchial asthma;Lyn kinase;Endoplasmic reticulum

R562.2+5

A

1003—6350（2016）02—0268—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.02.032

2015-04-25)

杨小琼。E-mail：596635352@qq.com