胱抑素C与慢性阻塞性肺病关系的研究进展

韩 敏 宋艳红

1 内蒙古医科大学，内蒙古呼和浩特市 010110； 2 内蒙古一机医院

慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)是一种常见病、多发病，我国COPD人数约1亿，40岁以上人群COPD的发病率是13.6%[1]，肺部炎症反应、蛋白酶/抗蛋白酶失衡是COPD的主要发病机制[2]。COPD慢性炎症反应中，组织蛋白酶破坏肺泡基质成分并释放炎症介质，抗组织蛋白酶发挥抑制作用，不仅具有细胞生长因子样作用，而且还能参与气道修复。以往人们发现，CysC可在人体内有核细胞持续分泌，广泛存在于体液中，其分泌及排泄恒定，不受众多因素影响。由于CysC可自由经过肾小球滤过膜，完全被肾近曲小管重吸收及分解代谢，而肾小管本身不能分泌CysC，因此它是反映肾小球滤过率的理想指标。然而，近年来人们开始关注CysC作为主要的组织蛋白酶抑制剂在疾病中的应用。有研究表明，CysC在调控COPD炎症反应、气道修复等方面发挥了重要作用。因此，本文就CysC的生化特性、生物学功能、临床检测及其与COPD病情进展及预后的关系作一综述，以期为CysC的临床应用提供新思路。

1 CysC的生化特性、生物学功能及临床检测

1.1 CysC生化特性 CysC是半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族(CPIs)的主要成员，是一种可溶性非糖基化的分泌型蛋白质，相对分子量是13.3kD，等电点为9.3，包含122个氨基酸残基和2个二硫键，每个单体是由5个β折叠环绕1个α螺旋组成，属于带正电荷的碱性低分子蛋白质。人类CysC编码基因位于第20号染色体短臂上，有管家基因，可在所有组织持续恒定地表达而分布于体液中[3]。CysC与组织蛋白酶以非共价键的方式可逆的结合，主要是通过N 端的两个β发夹环与底物相结合发挥作用。据报道，研究者已经成功地创造了全长重组人类CysC的方法。目前，学者们比较认可的提纯方法是在大肠杆菌内，由内含肽介导的纯化系统和一柱纯化方案[4]。通过上述方法获得的重组人类CysC单体和低聚体都具有酶抑制活性。

1.2 CysC生物学功能 生理条件下，组织蛋白酶可降解组织细胞中的蛋白质，使得细胞凋亡和细胞外基质降解。CysC作为主要的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以针对细胞外的蛋白酶(如某些前激素蛋白、组织蛋白酶B、瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、溶酶体释放的组织蛋白酶H和L等)进行水解，从而在胶原代谢中发挥作用。研究还表明，脑脊液中CysC的主要作用是支持神经干细胞的生长分化，促进神经胶质细胞的生长。此外，CysC还可抑制哺乳动物的豆荚蛋白，有着抗原呈递的作用[4]。值得注意的是，CysC由所有有核细胞恒定分泌至体液中，再经肾脏代谢排出体外，因此，CysC只对细胞外的半胱氨酸蛋白酶起作用，而对细胞内的组织蛋白酶则没有抑制作用。

1.3 CysC的临床检测 CysC的检验理论是基于抗原抗体反应，检测方法多样，包括单项免疫扩散(SRID)、酶联免疫测定法(ELISA)、荧光免疫法(FIA)、时间分辨荧光法(TRFIA)、放射免疫法(RIA)、乳胶颗粒法、乳胶增强透射免疫比浊法(PETIA)、乳胶增强散射免疫比浊法(PENIA)等。目前，临床上大都采用乳胶免疫法检测CysC，即PETIA和PENIA。其检验原理是在胶体溶液中，血清CysC抗原与抗体特异性结合，生成不溶性抗原—抗体复合物粒子，使反应溶液浊度增加，分别在特定波长下检测吸光度改变，与标准品比较计算血清CysC浓度，和使用散射比浊仪进行散射比浊分析。这两种方法的检测灵敏度虽较其他方法低(150μg/L)，但是低于正常参考值下限。Uhimannd等通过研究指出，正常人血清CysC上限为1.0mg/L，国内研究者采用PETIA法检测血清胱抑素C，17～60岁男性0.62～0.91mg/L，17～60岁女性 0.52～0.83mg/L[5]。目前国内许多实验室使用的CysC试剂都不能进行实验室指控，因此国家需要制定统一的规范和流程，使得CysC的检测标准化，以便更好地推广应用于临床。此外，还有研究指出CysC水平受糖皮质激素和甲状腺激素的影响，且随着年龄增加而增加。

2 CysC和COPD相关关系

2.1 CysC与肺气肿 病原微生物和刺激物通过损伤支气管上皮、肺泡及肺间质细胞，使得支气管、肺组织重塑，进而形成慢性支气管炎和肺气肿。COPD的主要病理表现是炎症反应和肺气肿[6]。肺泡巨噬细胞等炎症细胞在缺氧状态下释放的CysC活性降低，使得蛋白酶—抗蛋白酶系统失衡引起肺气肿，进而导致肺损伤。Rokadia等人[7]指出，吸烟的肺气肿患者血清CysC水平较健康人群明显升高，表明CysC参与了早期肺气肿的发生。此外，CysC活性降低而非浓度变化影响了中性粒细胞的趋化功能，进而影响炎症反应过程，使得神经肽(如神经肽Y)、促肾上腺素皮质激素等参与了COPD的进展。然而，有研究者持不同意见，他们认为当单核巨噬细胞受到脂多糖或干扰素刺激时，其分泌CysC的水平就会下降，进而引起组织损伤。1991年，Warfel等人通过实验证实，吸烟人群肺泡巨噬细胞分泌CysC的水平较不吸烟人群升高，这表明，吸烟人群肺泡巨噬细胞分泌更多的CysC，进而参与吸烟相关的炎症反应。随着检验技术的进步和越来越多病理基础研究等的支持，当不同体液中CysC水平及活性被检测时，我们就会知道不同临床时期COPD患者体内CysC水平及活性的变化，那么针对此机制研发的新药物也就能被用于临床延缓COPD进程。

2.2 CysC与COPD基因型 不同基因型的COPD患者表达CysC、组织蛋白酶的水平不同。Takeo等人[8]通过定量PCR和ELISAs/明胶酶谱的方法在体外分别测定了COPD患者肺泡巨噬细胞组织蛋白酶L、CysC的mRNA和蛋白水平，结果表明rs3118869的C等位基因较A等位基因更有助于组织蛋白酶L蛋白的高表达，而rs6036478的A(小)等位基因与低水平的CysC mRNA基线表达有关。因此，针对不同基因型COPD患者体内CysC分泌水平的研究更有意义。

2.3 CysC与COPD病情进展 CysC不仅在COPD患者中发挥着重要的自我保护作用，同时也与肺功能损害有关。国内外研究显示[8-9]，血清CysC、肺泡组织蛋白酶L的水平与肺功能的第1秒用力呼气容积占预计值的百分比(FEV1% pred)相关联，进而影响COPD患者的气流受限。Nakajima等[10]通过研究指出，COPD患者血清蛋白酶S、蛋白酶S/CysC与严重气流受限(FEV1%<50%)和严重肺气肿呈负相关，表明血清CysC、组织蛋白酶均参与COPD患者肺功能的损害。一项关于中国老年COPD男性患者的研究[11]结果显示血清CysC水平升高引起FEV1下降，表明血清CysC水平下降引起肺功能受损。因此，CysC与COPD患者进行性的肺功能损害相关。

此外，血清CysC与慢性阻塞性肺疾病急性加重(Acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, AECOPD)患者的病情相关。AECOPD患者较易发生急性肾功能不全，而CysC在体内因不受肌肉组织等的影响，较肌酐而言，是反映肾小球滤过率的理想指标。因此，CysC可用于反映AECOPD患者早期肾功能损害。孙洪岩等[12]通过研究指出，AECOPD患者急性加重期及稳定期的血清CysC与超敏C反应蛋白(hsCRP)均升高，且CysC与hsCRP呈正相关。因此，CysC参与调节COPD急慢性炎症反应，可用于评估AECOPD患者病情严重程度及临床疗效。然而，关于CysC引起COPD患者肺损伤的分子机制还需进一步研究。

2.4 CysC与COPD预后 不同严重程度气流受限的COPD患者可因各种病理因素的存在而加重或导致死亡。入院患者血清CysC升高，其住院率和病死率也升高。一项前瞻性研究[13]指出，当AECOPD入院时血清CysC界值为1.16mg/dl时，其后1年随访的死亡率结果有差异。这表明，CysC可作为评估COPD急性加重患者预后的风险因素。又有研究指出[14]，COPD急性加重患者住院死亡率的独立预测因素是pH<7.2、CysC≥1.59mg/L及合并心衰者。综上研究表明，CysC与COPD急性加重住院死亡率密切相关，它是COPD患者住院死亡的独立风险因素。血清CysC与COPD急性加重死亡可能与肺动脉高压、心力衰竭等有关，需要更多研究来证实。

3 小结

CysC作为半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族的主要成员，其生物学功能广泛，在COPD炎症反应调控、气道修复中发挥着重要作用。因此，通过检测COPD患者支气管肺泡灌洗液、血清中的CysC水平，一方面促使了解患者病情，另一方面帮助评估AECOPD患者的病情严重程度及预测预后。CysC联合其他生物学指标有望成为临床工作者判断COPD炎症反应、肺功能及早期肾损害的生物学标志物。