可溶性人基质裂解素2和中性肽链内切酶与呼吸系统疾病的研究进展

贾丹 倪琦超 尤青海

可溶性人基质裂解素2(soluble suppression of tumorigenicity-2, sST2)及中性肽链内切酶(neprilysin, NEP)作为新的生物标记物，近年备受关注。研究认为sST2、NEP在心力衰竭中的应用价值与前体脑钠肽 (N-terminal prohormone B-type natriuretic peptide, NT-ProBNP)相当。2013年ACCF/AHA指南提出sST2是提示心力衰竭心肌纤维化和心室重构的指标之一；另外，两种蛋白还参与神经系统、造血系统和心血管系统的代谢活动。近期研究发现其对呼吸系统常见疾病的诊断、鉴别诊断也有重要指导价值，因此，现就sST2和NEP与呼吸系统相关疾病的研究进展做一综述。

一、sST2和NEP的生物学特性

sST2及NEP分别于1989年和1974年被发现并命名。ST2又称为IL-1R4和T1，是白介素1 (interleukin-1, IL-1)受体家族成员，有四种亚型：ST2L、ST2V、ST2LV和sST2。sST2为相对分子量60×103的可溶性蛋白，分子结构中无ST2L的免疫球蛋白结构域及跨膜部分，但C末端有9个氨基酸组成的特殊序列[1]。sST2分布广泛，在肾脏、心脏、淋巴组织及肺脏均有表达。IL-33的有效配体是ST2L，目前研究表明sST2是IL-33的诱骗受体，同样与IL-33结合后发挥生物学效应，主要调节细胞因子表达，从而抑制炎症反应和调节免疫，与炎症、风湿、心衰、自身免疫性疾病及肿瘤等许多疾病的严重程度和预后联系密切[2]。

NEP属于 M13 锌金属蛋白酶家族Ⅱ型整合细胞膜糖蛋白，在小肠微绒毛，淋巴球，肾组织和肺等表达[3]。NEP主要位于内皮细胞膜表面, 降解多种血管活性肽、速激肽、利钠肽及趋化因子，调节哺乳动物神经系统、心血管系统、炎症及免疫系统的生物代谢[4]。NEP相对分子量为79×103，由750个氨基酸组成，包含一个信号肽和两个亲水结构域。NEP催化降解利钠肽和其他血管活性多肽，其表达受抑可提高利钠肽、缓激肽和P物质(neuropeptide substance P, SP)的生物活性，起到利尿、舒张血管和抗纤维化作用[5]，为高血压和心力衰竭的药物治疗带来了新的希望。

二、sST2、NEP与哮喘

气道神经源性炎症是呼吸道过敏及哮喘的重要发生机制，表现为IL-33结合受体ST2，触发Th2细胞分化[6]。在哮喘鼠模型中，sST2通过抑制Th2细胞产生促炎性因子(IL-4、IL-5、IL-9、IL-13)改善过敏性哮喘的气道炎症反应和气道高反应性[7]。此外，研究显示sST2可作为化学引诱剂和免疫调制剂，激活先天的细胞免疫和适应性免疫系统[8]。哮喘是由不同的变应原刺激诱发的一种主要由Th2细胞介导的气道炎症，IL-33/ST2通路一直被认为是调解哮喘和过敏的重要发病机制：①呼吸道上皮细胞是IL-33的主要来源提示IL-33可能参与呼吸系统的免疫反应，主要应对感染(细菌、病毒)或环境中的其他危险因素；②IL-33在呼吸道感染、过敏、哮喘的炎症调节中非常相似，已成为治疗疾病的焦点[6,8]。

NEP是呼吸道内降解速激肽的主要酶，NEP活性降低引起的炎症反应过程可导致哮喘。感觉神经通过各种刺激包括过敏原、氧自由基及全身介质释放神经肽P物质和神经激肽A(neural excitation peptidase A, NKA)调节气道的炎症反应[8]。炎症状态下，嗜酸性粒细胞、巨噬细胞、淋巴细胞、树突状细胞可产生SP和NKA，NEP抑制NKA受体和速激肽结合，降低速激肽的生物学效应[9]。因此，速激肽在气道中的调节作用可能是哮喘发作的重要机制，而哮喘治疗集中在消除气道的炎症和降低气道高反应性，速激肽受体拮抗剂是哮喘治疗中一类潜在的新平喘药，调节NEP的活性对于治疗过敏性哮喘有重大意义。

三、 sST2和NEP与慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary, COPD)特征性改变是气道、肺实质及肺血管的慢性炎症，吸烟和吸入其他刺激物能诱发周围气道和肺实质内的炎性反应，损害支气管上皮细胞和诱发炎症细胞如中性粒细胞、巨噬细胞、B细胞、CD8+T细胞在气道趋化聚集，这些炎症细胞通过释放炎症因子和趋化因子，如IL-6、IL-8等使病情恶化[10-11]。体外和体内模型表明IL-33与ST2受体结合通过激活Th2细胞、自然杀伤细胞、粒细胞，可能参与了COPD的发病机制。一项纳入307例COPD患者的多中心研究发现血清IL-33水平在患者稳定期呈低水平表达，随着COPD患者风险程度的递增，血清IL-33水平明显升高，且其水平与血清sST2的临床相关性对COPD的危险分层有很好的诊断价值[12]。因此，IL-33能促进气道炎症，通过ST2/IL-1RAcP信号通路启动慢性气道炎症，在COPD病程中扮演关键角色。

NEP在长期吸烟和慢性缺氧的COPD患者肺组织中表达水平明显降低，是肺血管重构的主要机制[13]。Wick等[14]研究也发现COPD患者肺泡壁和远端血管的NEP活性较健康对照组下降约76%，肺血管平滑肌细胞在缺氧情况下NEP蛋白降解似乎更为显著。临床研究表明NEP水平与肺动脉高压程度呈负相关，但其具体机制尚未明确，推测NEP表达下降可升高活性介质——内皮素-1和蛙皮素水平。NEP的抗炎作用主要通过促炎肽底物、P物质、缓激肽等炎性介质降解减少COPD患者中肺血管重建，其可能与NEP基因表达下降，神经内分泌细胞分泌其他神经肽和肺血管收缩剂5-羟色胺增多有关[15]。吸烟损伤血管内皮，导致肺血管重塑，启动肺动脉高压产生，可能与NEP表达下降或活性降低有着密切联系[16]。因此，维持或增加NEP水平可防止肺血管重建，进而预防COPD的发生。

四、sST2和NEP与急性肺损伤

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的死亡率高达50%，临床上常见于严重败血症、脓毒症、重症肺炎、严重酸碱失衡、大面积创伤或手术等，其特征性病理改变为肺泡透明膜形成诱发肺水肿、蛋白质渗出、气体交换障碍。体外和体内实验证明sST2-Fc蛋白质能够减少感染性休克中促炎细胞因子的产生，主要通过NF-κB的激活与杂氮双环磷酸酯激酶的增殖调节Th2细胞免疫，进而发挥生物活性[17]。在基因重组急性肺损伤动物模型中，高剂量sST2-Fc融合蛋白表达能够显著抑制肺血管渗漏、炎症细胞(白细胞、中粒)浸润及肺泡出血，从而发挥保护作用[18]。研究发现无论是临床实验还是动物模型急性肺损伤时血清、肺组织NEP水平均较对照组明显下降，而肺泡灌洗液中NEP水平则较对照组明显升高[19]。另有研究表明在脓毒性休克患者血清中NEP水平较正常对照组明显降低，推测与Ⅱ型上皮细胞受损减少NEP产生，速激肽降解途径失活以及急性肺损伤相关的“炎症瀑布”抑制了NEP的表达及活性有关[20]。

五、sST2和NEP与肺癌

研究证实IL-33/ST2轴参与了肿瘤细胞的浸润、分化、转移，在非小细胞肺癌组织中，IL-33及ST2蛋白的表达较周边组织明显升高[21]；利用转染技术上调ST2 mRNA有利于肿瘤细胞的生长与侵袭，同样，下调ST2 mRNA可降低肿瘤细胞的生长与侵袭，这一结果在动物实验中亦得到证实[22]。Akimoto等[23]观察了262例非小细胞肺癌患者，发现血清IL-33水平在非小细胞肺癌组明显高于健康对照组和肺部良性病变组，IL-33水平与非小细胞肺癌的预后明显相关，非小细胞肺癌中位生存期在IL-33水平大于68 pg/ml时为7.6个月，明显低于IL-33水平小于68 pg/ml时的35个月。因此，ST2水平可以反映肺癌的病理生理学特征。

研究发现NEP表达水平与肺癌病理学类型、组织分化程度、临床肺癌分期、淋巴结有无转移、远期预后均有关，即鳞状细胞肺癌、临床期晚、分化程度越低及有淋巴结转移者，NEP 表达阳性率越低，远期预后越差[24-25]。因此，NEP对肺癌的临床诊断、危险分层和预后评价具有一定的临床价值。

综上所述，sST2与NEP作为生物标记物，随着研究的深入，其临床应用将更加广泛。近年来，关于IL-33/ST2L信号通路可以激活各种复杂的免疫细胞及炎症因子，或IL-33与sST2竞争性结合，已成为心血管疾病、肺部疾病诊断、治疗和预防的新兴靶点，但仍需要更大样本量、前瞻性的随机对照试验探讨sST2对呼吸系统疾病的临床价值。NEP在中枢神经系统以及外周各种组织中具有广泛的特异性，通过降解多种神经肽, 参与生命调节的各种代谢反应, 维持生命系统的正常运转。NEP活性的异常直接影响生物活性肽的降解，从而造成各系统代谢功能紊乱。因此，调控NEP表达在病理生理的不同水平对人体的作用正在逐渐被认可，同时也不失为一种具有预防和治疗疾病的策略。