儿童支气管哮喘抗炎治疗的新展望—ω-3长链多不饱和脂肪酸

郭子瑞 王敏

如今,由于全球支气管哮喘(以下简称哮喘)防治工作的积极开展，部分地区哮喘患病率逐渐趋于平稳[1]，但在一些欠发达以及空气质量较差地区的发病率仍相对较高[2]，哮喘患者尤其是儿童患者的生活质量及身心健康受到较大影响[3]。哮喘长期治疗中，吸入糖皮质激素为一线用药[4-5]，部分患者对激素不敏感[6]，还存在担心副作用，治疗依从性差等问题[7]。为此研究者们致力于找到潜在非药物治疗的方式，辅助甚至替代哮喘传统治疗，提高哮喘患者尤其是儿童患者治疗的依从性。ω-3长链多不饱和脂肪酸(ω-3 long-chain polyunsaturated fatty acids，ω-3PUFA)在促进健康和降低疾病风险方面发挥多种益处[8-10]。近年来，研究者们逐步证实ω-3PUFA在减轻哮喘炎症，促进炎症消退方面发挥一定作用[11-12]，这引起了研究者们对ω-3PUFA的极大兴趣，并找到了ω-3PUFA的新来源[13-14]。现就国内外ω-3PUFA在哮喘中发挥的抗炎作用的研究进展进行综述。

ω-3PUFA的合成及来源

ω-3PUFA是ω-3脂肪酸中的甲基末端第三个和第四个碳原子之间具有两个或多个双键的长链多不饱和脂肪酸，二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)均为ω-3PUFA的主要形式[15]。人体能够以坚果，植物油等膳食中的α-亚麻酸(alpha-linolenic acid，ALA)为前体，在Δ-5去饱和酶、Δ-6去饱和酶等作用下合成ω-3PUFA[16]，另一来源主要是鲑鱼、金枪鱼和沙丁鱼等这样富含脂肪的海洋油性鱼类[15]，以及其制成的补充制剂[16]。然而ALA转化为EPA和DHA十分有限[17]，且不同种类的鱼含有不同数量的ω-3PUFA，某些类型的鱼类可能受到环境的污染，含有较高的甲基汞等对人体有害的物质[18-19]。为弥补传统来源的不足，研究者们寻找到新的替代来源——外源性合成的二十碳五烯酸单甘酯(Eicosapentaenoic acid monoglyceride，MAG-ω3)以及可合成大量ω-3PUFA的转基因淡水鲤鱼[13-14]，MAG-ω3不需要脂肪酶，胰腺脂肪酶的作用，可直接被人体吸收而提高生物利用率[20]。同时转基因淡水鲤鱼可产生大量EPA和DHA，其体内的ω-3PUFA总量比非转基因鲤鱼提高了78%[13]，这一发现有望让亚洲人尤其是中国人从日常食用的淡水鱼中就获取更多ω-3PUFA。

哮喘的炎症过程

Th1和Th2细胞亚群比例和功能失衡是哮喘的主要发病机制，主要表现为Th2细胞占优势[21]，Th17细胞也参与了哮喘的炎症过程[22]。树突状细胞(Dendritic Cells，DC)、巨噬细胞(Macrophages，Mø)等免疫细胞，以及其介导的各种细胞因子的表达，可调节Th0细胞分化方向[23]。患者受到脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)等过敏原刺激时，DC等抗原呈递细胞将过敏原呈递给Th0细胞，促使Th0细胞分化为Th2细胞，其衍生的细胞因子IL-4、IL-5、IL-17等可以诱导嗜酸性粒细胞(Eosinophils，EOS)活化和局部浸润，并刺激B细胞的激活，产生大量的特异性IgE[24]，IgE黏附于气道黏膜下的肥大细胞(Mast cells，MC)或血中的EOS上，当机体再次接触过敏原时，IgE与MC等表面结合可导致高亲和力IgE受体(FcεRI)交联[25]，引起细胞膜磷脂代谢发生变化，细胞脱颗粒产生组胺、白三烯(Leukotriene，LTs)，前列腺素(Prostaglandin，PGs)等炎性介质，这些炎性介质作用于各种效应细胞，引起支气管收缩，黏液分泌增多和气道纤毛破坏等，此为速发型哮喘反应。IL-4，IL-5和IL-13等细胞因子也参与迟发性哮喘反应，介导气道慢性炎症，损伤气道上皮，反复异常的修复可导致气道重塑，最终引起可逆性气流受限[24, 26]。ω-3PUFA正是在上述炎症过程中发挥其抗炎作用的。

ω-3PUFA在BA中的主要抗炎作用机制(如表1)

一、ω-3PUFA与免疫细胞

DC细胞被变应原激活后，上调共刺激分子(Co-stimulatory molecules，CDs)如CD80、趋化因子以及肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)的表达，具有Th2细胞趋化效应[27]。Teague H等证明，ω-3PUFA可显著下调DC诱导的CD80、Th2细胞趋化因子CCL17及 TNF-α的表达，减少Th2细胞极化[28]。Uchi S H等则表明，ω-3PUFA喂养小鼠的DC可减少Th17细胞及其细胞因子IL-17的产生[29]，而Th17细胞以及IL-17与哮喘的发生及严重程度相关[30-32]。细胞因子IL-23通过Th17细胞的增殖表现出促炎特性，而ω-3PUFA产生的衍生物如促溶解素(resolvins，RV)具有减少DC分泌的IL-23等炎性因子的能力[33]。此外ω-3PUFA还可增加DC分泌的具有抗炎作用的细胞因子IL-10[34]。

MC脱粒产生组胺、LTs、PGs等促炎介质，在启动和维持炎症中起着关键作用[35]，其分泌的组胺、LTs、PGs等炎症介质主要受细胞内活性氧(Intracellular reactive oxygen species，ROS)和信号通路等调节的影响[36-37]，ω-3PUFA可呈剂量依赖性的减少MC细胞内ROS的活化，并显著降低核因子κB(Nuclear factor kappa B，NF-κB)的激活[38]，调节炎症介质的产生。Wang X等发现在产生内源性ω-3PUFA的转基因小鼠体内，MC产生的TNF-α和趋化因子配体显著减少，而外源性补充ω-3PUFA也可以减少MC脱颗粒[39]，此作用可能是通过破坏FcεRI脂质筏分配，并随后抑制小鼠体内MC的FcεRI信号传导来抑制MC的功能，并与MC表达的G蛋白偶联受体(G protein coupled receptor，GPR120)的连接有关[40]。Park 等人还发现ω-3PUFA可呈剂量依赖性降低MC产生的IL-4，IL-13等细胞因子及其mRNA的表达[41]。

Mø存在两种表型，分别为表达高水平炎症细胞因子和趋化因子的M1型，表达较低水平促炎介质和高水平抗炎介质如IL-10的M2型，M2型在炎症末期可促进炎症的消退[42]。Song等发现ω-3PUFA发挥抗炎作用的效应可能与Mø迁移能力降低，以及Mø从促炎的M1表型转变为抗炎的M2表型有关[43]，Montserrat-de等也同样发现ω-3PUFA可增强单核细胞分化为M2型的能力[44]。Danyelle等人表明，Mø相关炎症因子(IL-6、TNF-α)及趋化因子(CCL-2、CCL-7等)mRNA的表达在ω-3PUFA的作用下显著下调，M1极化标志物如iNOS等也明显降低，这一作用可能与ω-3PUFA减轻了TNF-α信号传导过程有关[38]。Tian等人也发现LPS刺激的小鼠Mø中，ω-3PUFA可显著下调Mø中IL-6等促炎因子的mRNA表达[45]。

表1 ω-3PUFA的主要抗炎作用途径

二、ω-3PUFA调节细胞膜脂质代谢

上述提到，MC及EOS细胞膜磷脂代谢发生变化后，导致细胞脱颗粒产生组胺、LTs，PGs等炎性介质[26]，产生这些介质的主要为花生四烯酸(Arachidonic acid，ARA)[15]。变应原刺激后，磷脂酶A2催化ARA从细胞膜上游离出来，代谢衍生为LTB4，PGE2等促炎介质[46]，ω-6/ω-3PUFA的比例升高与促炎因子升高平行[47]。ω-3PUFA在细胞膜上的比例增高时，与ARA竞争性的结合磷脂酶A2，迅速从细胞膜上分离出来，减少游离ARA的浓度，减少促炎介质的产生[48]，即使ω-3PUFA也可产生LTB5，PGE3等介质，但其炎症趋化性显著低于LTB4，且LTB5有助于增加M2型Mø表面CD14和CD163等标志物，增加抗炎型Mø的极化[49]。

三、ω-3PUFA衍生的特殊促分界介质(Special demarcation media，SPMs)的抗炎作用

随着气道炎症的发展，组织炎症逐渐进入缓解修复期，组织中的ω-3PUFA可快速转化为促成炎症修复过程的内源性脂质——SPMs，如DHA来源的RvDs、EPA来源的RvEs、保护蛋白(Protective protein，PD)、Maresins蛋白以及脂氧素A4(Lipoxins，LXA4)等[50]。SPMs的作用包括抑制粒细胞的募集，减少Th2及Th17细胞产生的TNF-α等炎性细胞因子[51]，在恢复肺组织稳态，减少肺损伤以及炎性细胞浸润等方面发挥重要作用[52]。例如EPA衍生的RvE在小鼠哮喘模型中对嗜酸性气道炎症具有抗炎和促分解作用，减少局部组织中如IL-4、以及IL-13等mRNA的表达，同时显著下调DC细胞和Mø中IL-17的mRNA表达[33]，Maresins蛋白可在急性炎症早期选择性调节与肺部炎症相关的促炎介质如TNF-α等，恢复肺稳态，减少炎性细胞浸润[52]。哮喘的症状加重以及不受控制可能与SPMs的表达水平较低有关，严重哮喘患者的支气管肺泡灌洗液中检测到的SPMs水平显著低于正常人和轻症哮喘患者中的水平[53]。

四、ω-3PUFA与受体的识别及炎症信号转导

GPR120是唯一高表达于促炎性Mø的ω-3PUFA受体，也称为脂肪酸受体(Fatty acid receptor，FFRA)[54]，为ω-3PUFA发挥作用的靶点，ω-3PUFA将FFAR激活后可将Mø极化为具有抗炎作用的M2型，减少IL-6、TNF-α等M1型炎症因子的表达，并通过FFAR诱导支气管上皮细胞的增殖，促进气道损伤的快速修复[55]，MC上表达的GPR120还介导了ω-3PUFA减少MC脱颗粒的过程[39]。

NFκB参与炎症相关蛋白编码基因上调，炎症信号激活非活性的NFκB后，游离出NFκB二聚体诱导炎性基因的表达[56]，而ω-3PUFA可显著减少炎性因子及其转录水平，减少对NFκB通路的激活，抑制细胞内炎症因子的转录[57]。ω-3PUFA影响NFκB活化的机制，还与抗炎转录因子——过氧化物酶增殖物激活受体-γ(Peroxidase proliferator activated receptor-γ，PPAR-γ)相关，在ω-3PUFA的作用下PPAR-γ显著上调[57]，物理上干扰了NFκB向细胞核的移位，抑制其炎症信号的转导[57]。LPS等刺激与细胞上Toll样受体4(Toll-like receptor，TLR4)的结合介导了NFκB的激活，并可通过TLR4信号诱导Th2细胞的优势应答[58]，Wang 等人发现ω-3PUFA可下调细胞膜上TLR4的表达，减弱TLR4介导的NFκB炎症信号转导等作用，从而降低哮喘炎症反应[58]。Sun等人研究发现即使是ω-3PUFA的衍生物如RvD1等同样具有抑制NFκB的激活，减少炎症信号的转导的作用[59]。

ω-3PUFA对哮喘的防治作用

一、 ω-3PUFA对哮喘的预防

摄入富含ω-3PUFA的鱼油或补充剂可能与哮喘发病呈负相关[60-61]，Muley 等表明ω-3PUFA降低哮喘的发病这一潜在有益影响可能在儿童中更为显著，可能是因为儿童对ω-3PUFA更敏感[62]。我国儿童哮喘的发病年龄多集中在3～5岁以下[63]，因此早期预防是极为重要的，Foiles 等发现，母亲有过敏性疾病的婴儿给予含DHA的配方奶粉喂养，可使其出生后前4年哮喘的发生率降低74%(P=0.02)[64]，Best等研究表明，不区分孕母是否有过敏性疾病的情况下，孕期开始补充富含ω-3PUFA的鱼油，使子代对屋尘螨的敏感率整体下降7%(P=0.049)[65]，子代持续性喘息或哮喘的风险降低了6.8%(P=0.035)[66]。

二、ω-3PUFA改善气道反应及炎症

Brigham等发现ω-3PUFA摄入量增加可改善哮喘的严重程度和对PM2.5等空气污染的反应(P<0.01)[67]，Williams等还发现ω-3PUFA可减少运动诱发的支气管收缩，6.2g/d和3.1g/d的ω-3PUFA分别使呼出FeNO基线分数降低了24%(P=0.020)和31%(P=0.018)[68]。另一研究发现轻度哮喘儿童连续6个月每周食用2次150g富含ω-3PUFA的鱼油，FeNO较基线值降低了18.5%(P<0.001)[69]。Farjadian表明，人体服用含ω-3PUFA的鱼油后，血清TNF-α、IL-17等炎性细胞因子水平下降了15%～20%(P<0.05)[70]。

三、ω-3PUFA改善哮喘患者肺功能、控制情况及减少激素使用剂量

Farjadian等发现，哮喘患者连续3个月服用含180mgEPA和120mgDHA的鱼油后，89%患者肺功能FEV1/FVC变化高于临界值(P=0.044)[70]。Barros R等人的研究中，哮喘未控制组患者的ω-6/ω-3PUFA比控制组高37%，而摄入0.73～0.94g/d及以上的ω-3PUFA与未控制哮喘的发生成负相关(OR：0.18，95%CI：0.05)[71]。Stoodley等发现ω-3PUFA指数[红细胞膜EPA(mg)+红细胞膜DHA(mg))/总红细胞脂肪酸(mg))×100]大于8%时，哮喘患者糖皮质激素最大使用剂量下降了50%(P=0.019)[72]。

然而，关于ω-3PUFA的作用还存在一些争议，一些研究并未发现ω-3PUFA在哮喘患者中有明显的益处[73-74]，Hamazaki 等甚至认为鱼油和ω-3PUFA的摄入与某些过敏性疾病的风险增加有关[19]，这可能与ω-3PUFA的来源、剂量、摄入时间、吸收和利用率，去饱和酶基因的多态性以及脂肪酸受体的敏感性等因素相关[75-76]。研究者们发现的ω-3PUFA新型来源可能有望弥补上述不足。

小结与展望

综上所述，ω-3PUFA可通过多种途径在哮喘的炎症过程中发挥抗炎作用，但这些研究尚处在实验阶段，其在哮喘患者中的治疗作用还有些争议，并且ω-3PUFA新的来源是否能直接用于人体，以及其能够在哮喘疾病过程能够发挥多大的作用，仍是我们需要研究和探讨的问题，但这可能是一种潜在的治疗策略，可能作为缓解哮喘气道炎症的辅助甚至替代药物，丰富哮喘的治疗。