Notch信号通路在毛细支气管炎中的调节作用

董九伟，吴福玲



Notch信号通路在毛细支气管炎中的调节作用

董九伟，吴福玲

［摘要］毛细支气管炎是一种婴幼儿较常见的下呼吸道感染性疾病，发病机制与多种细胞因子参与引起的免疫反应有关。而Notch信号通路近年来在肺部疾病的发病机制中也受到了广泛的关注，通过讨论Notch信号通路在毛细支气管炎中的调节作用，从而为毛细支气管炎的临床治疗提供新的思路。

［关键词］Notch信号通路；毛细支气管炎；CD4＋T细胞；调节性T细胞；Th17

［作者单位］264002山东烟台，解放军107医院呼吸科（董九伟）；256601山东滨州，滨州医学院附属医院（吴福玲）

Regulation of Notch signaling pathway in bronchiolitis

DONG Jiu－wei①，WU Fu－ling.①Dept.of Respiratory，No.107 Hospital of Chinese PLA，Yantai，Shandong 264002，China

［Abstract］Bronchiolitis is a relatively common disease of lower respiratory tract infection in infants，its pathogenesis is related to immune response induced by relevant various cytokines participation.The Notch signaling pathway in the pathogenesis of lung disease is also widespread concerned in recent years.This review focuses on the role of the Notch signaling pathway in regulating bronchiolitis，so as to provide new ideas for the clinical treatment of bronchiolitis.

［Key words］Notch signaling pathway；Bronchiolitis；CD4＋T cells；Regulatory T cells；Th17

毛细支气管炎是婴幼儿较常见也较严重的一种下呼吸道感染性疾病，其病原体主要为呼吸道合胞病毒（RSV），占70%以上［1］，其次为鼻病毒，此外还有流感病毒、副流感病毒、肺炎支原体、衣原体、柯萨奇病毒等，主要表现为上呼吸道感染2～3 d后出现持续性干咳和发热，其特征性表现为喘憋，喘憋时呼吸明显增快，严重者可出现“三凹征”，甚至合并心力衰竭或呼吸衰竭。毛细支气管炎预后较好，流行病学资料显示有30%～48%患者日后可发展为哮喘［2］，毛细支气管炎与哮喘不仅有相似的临床表现，同时其发病机制也极为类似。已有大量实验证明Notch信号通路与哮喘的发生发展密不可分，而根据哮喘与毛细支气管炎的相似发病机制，对Notch信号通路在毛细支气管炎中的调节作用的研究或许可以为毛细支气管炎的发病机制提供新的思路，同时也为毛细支气管炎的临床治疗提供新的方法。现阐述如下。

1　毛细支气管炎的发病机制

毛细支气管炎的发生与遗传、病毒感染、免疫因素以及环境因素等密切相关。由于病毒的感染，尤其是呼吸道合胞病毒感染后，可以刺激细胞分泌各种细胞因子及炎症介质，从而诱导机体的免疫应答，对毛细支气管造成损伤。此免疫应答过程主要包括3个方面：Th1/Th2平衡失调、CD4＋CD25＋调节性T细胞及Th17细胞功能异常以及趋化因子的作用［3］。

1.1Th1/Th2平衡失调Th1/Th2平衡失调是目前对于毛细支气管炎发病机制阐述较多的一种机制。毛细支气管炎存在免疫功能的紊乱主要体现在Th2细胞亚群的功能亢进以及Th1细胞亚群的功能被抑制，习惯把这种Th1/Th2漂移称为Th2状态［4］。在人类的两个T细胞亚群中，Th1细胞主要分泌白细胞介素－2（IL－2）、白细胞介素－12（IL－12）、干扰素γ（IFN－γ）及肿瘤坏死因子－β（TNF－β），Th2细胞主要分泌IL－4、IL－5、IL－6、IL－10、IL－13，刺激B淋巴细胞产生抗体［5］。在一组关于Th1/Th2在婴幼儿毛细支气管炎中的变化的研究中显示，毛细支气管炎的患者IL－4水平明显高于非喘息性肺炎患者，而其IFN－γ水平则明显低于非喘息性肺炎患者［6］。此外，Gut等对5岁以下感染呼吸道合胞病毒的患者进行Th1（IL－2，IFN－γ，TNF），Th2（IL－4，IL－6，IL－10）分析，结果也显示Th1/Th2比例在向Th2转变［7］。所以在毛细支气管炎患者的Th1/Th2平衡失调中Th2占优势。当Th2处于优势地位，其所分泌的细胞因子及炎症介质则会增多。当IL－4水平增高时B细胞合成IgE就会增多，这就直接导致了IgE介导的速发型变态反应。IL－8对中性粒细胞有趋化作用，可以促进炎症反应。IL－10可以通过抑制嗜酸性粒细胞表达CD4＋T细胞来发挥抗过敏作用。而Th1分泌的IFN－γ则可以抑制IL－4对B细胞的作用，进而减少IgE介导的速发型变态反应。

1.2CD4＋CD25＋调节性T细胞及Th17细胞功能异常调节性T细胞（regulatory cell，Treg）是不同于Th1和Th2细胞的一类CD4＋T细胞亚群，在体内主要发挥免疫抑制作用，与Th17相互拮抗并降低体内炎症反应［8］。Treg细胞可分为天然产生的自然调节性T细胞（nTreg）和诱导产生的适应性调节性T细胞（aTreg或iTreg），可分泌细胞因子IL－4、IL－10、TGF－β，而它的表达异常则可以引起自身免疫性疾病。也有实验证明［9］，机体受到抗原刺激后，CD4＋CD25＋Treg可以抑制CD4＋CD25－Treg的增殖和Th2细胞因子的分泌。Th17是另一类强烈的促炎作用辅助性T细胞，它主要分泌的IL－17可以促进各种细胞因子、炎症介质的分泌，从而促进炎症反应的发生，还可以趋化中性粒细胞向炎症部位聚集［10］。而还有实验证明毛细支气管炎中的Th1功能受抑制也与Th17功能亢进有一定的关系［11］。IL－17在哮喘中的作用已很明确，但在毛细支气管炎中的作用机制还在进一步的研究中。

免疫学研究也证明毛细支气管炎的发病机制与免疫功能紊乱有关。有研究显示［12］，RSV感染的毛细支气管炎患者外周血的CD4＋CD25＋调节性T细胞显著低于肺炎患者及健康儿童，而Th17细胞的百分率则要高于肺炎患者和健康儿童，这些差异说明患者存在免疫功能的紊乱，而Treg及Th17细胞之间的平衡也对毛细支气管炎的发生发展起着重要作用。当病毒感染机体后，IL－6与TGF－β共同作用可以使T细胞向Th17分化，此时外周血中的IL－17分泌增多，刺激毛细支气管炎症的产生。而此时IL－2与TGF－β作用减弱，使原本处于平衡状态的Treg细胞受到抑制，其抑制炎症作用也随之减弱。这使得Treg细胞对抗原提呈细胞的调控减弱，进一步加剧了IL－17的促炎作用。

2　Notch信号通路与毛细支气管炎

2.1Notch信号通路Notch信号通路作为一种高度保守的信号通路，最早发现是在果蝇体内，此基因的缺失可导致果蝇的翅缘出现缺口。随后发现其从无脊椎动物到脊椎动物都可表达，它在细胞的发育过程中起着重要作用，可以影响细胞的分化、增殖和凋亡。Notch信号通路由4种受体和5种配体组成。4种受体为Notch1、Notch2、Notch3、Notch4，均为Ⅰ型跨膜蛋白，由包内区、跨膜区和胞外区组成。它可以在多种免疫细胞（T淋巴细胞、树突状细胞、巨噬细胞）上表达［13］，Notch1－3可以在多种器官中表达，如中枢神经系统、中胚层、胰腺、造血细胞、毛发、牙齿和肾等，而Notch4表达相对局限，在一些成熟的免疫细胞及胰腺上表达。5种配体分别为Dll1、Dll3、Dll4、Jagged1及Jagged2。与受体一样，也均为Ⅰ型跨膜蛋白。配体与受体的结合而激活notch信号通路的重要组成部分则是配体胞外的DSL结构域。

Notch信号通路分别发生在胞外、胞内及核内，而它的激活也需要两个相邻细胞的受体与配体结合［14］。两者的结合会发生内吞作用，导致受体构象发生变化，使受体胞外的S2位点（TACE金属蛋白酶切割位点）被γ分泌酶裂解，而后发生蛋白水解作用，使Notch受体的胞内片段（NICD）释放出来，接着NICD进入细胞核与相关转录活化物结合成为转录活化因子，从而起到激活靶基因的转录作用［15］。此外，也有实验证明，Notch信号通路与其他的信号通路也存在一定的相互作用。例如在人乳腺上皮细胞中，Notch信号通路可以增强Wnt的作用［16］，在成纤维细胞中，Notch3的表达可以被TGF－β下调［17］。近年来的研究也证实，Notch信号通路在肿瘤、肺部疾病、神经系统疾病等多种疾病中起到重要作用［18］。

2.2Notch信号通路与CD4＋T细胞Notch信号通路在CD4＋T细胞功能的调控中起到重要作用，可以参与CD4＋T细胞的活化和增殖，Th1/Th2的分化以及调节性T细胞的分泌功能等。其调控具体表现在对T细胞在胸腺中的发育和外周组织中的分化作用。当机体受到抗原刺激后CD4＋T细胞就会活化，而这一过程涉及两个信号，第一个为CD4＋T细胞对抗原的识别，即TCP与pMHC的特异性结合，第二个信号为协同刺激因子，即APC提供的共同刺激信号。此外，CD4＋T细胞的充分活化还与多种细胞因子的参与有关。而CD4＋T细胞内的信号传导就是由Notch通路实现的。有研究表明［19］，Notch受体的缺失会导致胸腺中的髓样祖细胞更多地向B淋巴细胞发育。Billiard等［20］也证实，在成年小鼠的胸腺中，Dll4配体参与了小鼠T细胞的发育。在一组关于哮喘大鼠肺CD4＋T细胞Notch1基因启动子甲基化的研究中，作者发现哮喘小鼠肺组织T细胞Notch1 mRNA和蛋白表达较对照组明显升高，Jagged1也较对照组明显升高［21］。以上实验都表明Notch信号通路在CD4＋T细胞的分化、增殖中起着重要作用。

2.3Notch信号通路与Th1/Th2 CD4＋T细胞可以表达4种Notch受体分子，Notch配体则主要分布在抗原提呈细胞上，所以Notch信号通路也参与Th细胞的分化。Krishnamoorthy等［22］用尘螨刺激肺的树突状细胞（dendritic cell，DC）后发现Jagged 2上调，促进了CD4＋T细胞向Th2细胞的分化。Kang JH等［23］通过对OVA致敏小鼠鼻内滴注γ－促分泌酶抑制药（GSI）发现，支气管肺泡灌洗液中的Th2分泌细胞因子水平下降，而上调了Th1细胞因子的分泌。有实验证明Notch1细胞可被γ－促分泌酶抑制药杀死。在一组关于重症毛细支气管炎患者的研究中［24］，发现患者血单个核细胞培养上清液中IFN－γ及IL－12均显著降低，说明重症毛细支气管炎患者体内有Th1免疫功能受到抑制。在毛细支气管炎患者中，Notch信号通路促进Th2分化的机制可能与Notch－Rbp－j转录复合物有关。它首先刺激了Gata3基因表达Gata3蛋白来促进自身的表达，然后Gata3使notch受体更容易与IL－4增强子结合使IL－4表达增加，IL－4与IL－4受体结合则促进了Th2细胞的分化［25］。同理，缺少RBP－j的T细胞是不能分化成Th2细胞的。

2.4Notch信号通路与调节性T细胞调节性T细胞具有强烈的免疫抑制作用，而它发挥作用也与Notch有着千丝万缕的联系，也就是说Notch信号通路可以通过调控调节性T细胞来介导免疫抑制作用。有研究发现，Tregs细胞的分化与Notch配体Jagged1、Delta1及受体notch3均有关系。一组关于Notch配体Jagged1的研究中发现［26］，使小鼠APC通过表达人的Jagged1配体，可诱导外周的CD4＋T产生调节性T细胞。有人检测哮喘模型小鼠的T细胞Notch3受体mRNA及CD4＋CD25＋调节性T细胞的特征性标志Foxp3 mRNA发现Notch3 mRNA及Foxp3 mRNA的表达均降低，说明在哮喘中，Notch3的抑制作用与CD4＋CD25＋调节性T细胞有关［27］。该实验同时发现OVA致敏小鼠的树突状细胞Delta1 mRNA表达低于正常小鼠，其调节性T细胞的Notch1、Notch3受体也显著降低，说明Notch信号表达不足会影响调节性T细胞的分化［27］。Foxp3＋是调节性T细胞分化过程中的关键转录因子，而有研究显示Notch信号通路对调节性T细胞的影响也是通过与TGF－β信号通路中的P－Smad3共同作用激活Foxp3＋的表达来实现的［28］。无论是体外实验还是体内实验，用GSI阻断Notch信号通路，均可以抑制TGF－β介导的Foxp 3表达，从而影响调节性T细胞的功能［28］。

此外，还有实验证明，Notch信号通路与Th17也有密切关系。在机体受到特异性抗原刺激后，可表达Delta4从而活化Th17的特异性转录因子RORγ t来促进Th17的产生［29］。用γ－促分泌酶抑制药（GSI）抑制Notch信号通路可以发现Th17的分泌会减少。

综上所述，可见随着人们生活习惯的改变，环境污染、人工喂养、居住环境拥挤、被动吸烟等毛细支气管炎的高危因素出现在人们生活中的频率越来越高，直接导致了毛细支气管炎患者的增加。而毛细支气管炎与后期反复发生的喘息和呼吸道高反应性（AHR）也密切相关，所以对毛细支气管炎的早期治疗也是防治哮喘发生关键措施。当前，人们普遍认为毛细支气管炎与哮喘具有相似的发病机制。TH1/Th2功能的失衡，Th2功能亢进而Th1功能抑制，调节性T细胞及Th17的异常表达均为他们的发病机制。已有研究证明，Notch信号通路见于哮喘疾病的全过程，而对于毛细支气管炎的影响还在进一步的研究中。目前已知影响有Notch信号传导通路影响T细胞的增殖、分化。可以促进T细胞向Th2细胞分化同时抑制T细胞向Th1细胞的分化。Notch信号通路也可以通过不同的受体配体结合上调调节性T细胞及Th17细胞的表达。因此，对notch信号通路的深入研究将有助于人们进一步了解毛细支气管炎的发病机制，从而为寻找毛细支气管炎的生物靶向药物提供新的临床思路。

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［2015－07－12收稿，2015－08－11修回］

［本文编辑：韩仲琪］

DOI：10.14172/j.issn1671-4008.2016.01.035

［中图分类号］R562.2＋1

［文献标志码］A