S1P在哮喘中的研究现状及应用前景

袁宸 赵霞 吴嘉宝 严花

南京中医药大学附属医院（南京 210029）

哮喘是常见的呼吸道疾病，其主要症状包括喘息、呼吸急促、胸闷及咳嗽等，并伴随不同程度的气流受限，作为一种异质性疾病，哮喘的特征有慢性气道炎症、气道高反应性和组织重塑等［1］。在我国20 岁以上成年人中约有4 570 万哮喘患者，患病率为4.2%［2］，根据GINA 定义的哮喘控制水平分级，2017 年我国城区哮喘总体控制率为28.5%［3］，哮喘的控制现状仍不够理想。因此，防控哮喘成为公共卫生的重点，探索哮喘复杂的发病机制以寻找有效的治疗途径十分重要。研究［4］发现，不同类型的哮喘患者均存在鞘脂代谢紊乱，尤其早期发病的儿童哮喘与鞘脂代谢紊乱密切相关，鞘脂代谢产物S1P 在哮喘患者气道中浓度升高，而且大量研究［5］表明S1P 参与哮喘气道炎症等各项病理改变，促进哮喘的发病并可影响哮喘的严重程度。因此，S1P 被确定为哮喘研究中一个新的有前途的靶点。本文结合近年相关文献，对S1P在哮喘中的作用机制和应用前景展开综述。

1 S1P 概述

鞘脂广泛分布在细胞膜上，是生物细胞中最重要的膜脂之一。S1P 作为鞘脂代谢产物中常见的有效活性介质，是调节细胞内外多种生物学功能的重要信号分子，因其广泛的生物活性成为研究重点。S1P 由神经酰胺降解为鞘氨醇（Sph）后，经神经酰胺酶和鞘氨醇激酶（Sphk）作用转化而来，在细胞内的表达水平受Sphk 的活化调节［6］。其中，鞘氨醇激酶1（Sphk1）是催化Sph 转化为S1P的关键限速酶，维持着细胞内鞘脂代谢的动态平衡，参与细胞的生长及死亡、血管的收缩和重塑、炎症反应等。S1P 受体家族S1PR1-5 以高亲和力结合S1P，属于G 蛋白偶联家族的细胞表面受体，在不同细胞类型中表达，其广泛分布和功能多样性使之成为多种疾病的潜在治疗靶点［7］。Sphk1/S1P/S1PRs 信号转导是多种生理病理过程的关键调节通路，包括细胞存活、迁移和炎症。

S1P 作为鞘脂代谢的重要产物，与17q21 染色体位点及其内部血清类黏蛋白1 样蛋白3（ORMDL3）基因密切相关［8］，这是经多项全基因组关联研究证实的哮喘易感基因。明确ORMDL3 导致哮喘发病的机制是研究的热点，研究表明该基因可通过调控鞘脂代谢调节S1P 的合成，进而影响哮喘的发生发展［9］，也说明了S1P 在哮喘的基因调控和早期发病中发挥着重要作用。

2 S1P 在哮喘病理机制中的作用

2.1 S1P 在气道炎症反应中具有重要地位气道炎症反应是哮喘的基本特征，涉及多种免疫细胞与细胞因子的参与。研究发现，免疫反应期间淋巴结中的S1P 浓度增加，并可引导T 细胞从最初激活的淋巴结出口至淋巴液中，再从淋巴液进入血液，最终抵达炎症组织发挥免疫作用。这一过程通过调节S1P 及其受体梯度，使免疫细胞保持在炎症部位［10］。此外，S1P 还可充当巨噬细胞和肥大细胞的化学吸引信号，引导它们前往炎症部位促进组织修复［11］。除了调节免疫细胞迁移，S1P 还可通过在气道上皮细胞中表达的S1PR2、S1PR3，增加趋化因子CCL3、CCL20 的表达，由此介导早期T 细胞和嗜酸性粒细胞的募集［12-13］。这突显了S1P 在气道炎症过程中的多重功能，可以调节T 细胞、巨噬细胞等迁移和聚集，使它们在炎症部位激活从而发挥免疫功能。

肥大细胞是哮喘过敏性气道反应的关键效应细胞，抗原暴露诱导肥大细胞膜上IgE 交联，导致脱颗粒，释放大量炎性介质。在肥大细胞中，过敏反应依赖于IgE 与其高亲和力Fc 受体FcεRI 相互作用，该作用需要Sphk 活化和S1P 产生，且IgE与FcεRI 受体的结合亦可诱导Sphk 的激活并产生S1P。既往研究［14］证明，S1P 受体S1PR2 在FcεRI 触发的肥大细胞脱颗粒中发挥着必要作用。此外，S1PR4 也在肥大细胞中表达，选择性抑制S1PR4可抑制肥大细胞脱颗粒，并降低OVA 诱导的哮喘小鼠肺泡灌洗液中免疫细胞的增加和IgE、IL-4 水平［15］。因此，S1P 及其受体参与了肥大细胞介导的炎症反应。

中性粒细胞性哮喘是哮喘急性发作时的重要炎症表型，对激素治疗的反应较差，因而成为临床治疗的难点［16］。研究发现，S1PR4 在巨噬细胞中与在上述肥大细胞中含量不同，对炎症可能发挥不同作用。S1PR4 可与甲酰肽受体2（FPR2）相互作用，通过影响JNK 通路和巨噬细胞M1 程序，从而减轻中性粒细胞炎症，在缺乏S1PR4 的中性粒细胞性气道炎症小鼠中，观察到更重的OVA 诱导的肺部炎症和气道高反应［5］。除与S1P 受体通路有关外，通过建立ORMDL3 过表达小鼠后发现，ORMDL3 负调控鞘脂代谢，降低S1P 和二氢S1P（S1PRs 的配体）循环水平，进而减少中性粒细胞炎症和IL-17a 的表达［17］，后者与重度哮喘相关。这强调了与ORMDL3 有关的S1P 及其受体在调节中性粒细胞炎症中的作用，为治疗哮喘非嗜酸性细胞表型，尤其是中性粒细胞性哮喘（难治性哮喘）提供思路。

除上述细胞外，S1P 还可以剂量依赖性的方式促进NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（NLRP3）炎症小体的活化［18］，激活热休克蛋白、激活NF-κB炎症通路促进细胞因子的释放［19］等，在气道炎症的各过程中具有不可或缺的地位。

2.2 S1P 信号传导诱导气道高反应气道高反应性（airway hyperresponsiveness， AHR）是哮喘的主要特征，与气道平滑肌（airway smooth muscles， ASM）收缩增强有关。既往研究［20］发现，S1P 对气道平滑肌有直接作用，S1P 激活后以Rho 激酶依赖性方式刺激人ASM 的收缩。以皮下注射的方式全身给药S1P 后，可以观察到气道高反应性和气道阻力以剂量和时间依赖性增加。近期研究［21］证实，Sphk1 与S1P 可直接介导外周气道收缩，该过程由激活毒蕈碱型乙酰胆碱受体M2 后触发钙离子的释放介导，在气道中，释放的乙酰胆碱通过刺激M2 受体引起支气管的收缩。对人和小鼠ASM进行S1P 预处理，发现气道对乙酰胆碱和组胺的反应性随着S1P 浓度增加而增强，数据表明S1P 可以通过S1PR2 和细胞内钙动员诱导气道高反应［22］。S1P可直接诱导平滑肌收缩，该作用独立于炎症导致的气道高反应。

S1P 除直接作用于气道平滑肌外，还可通过参与神经-受体调节机制导致支气管的收缩。S1PR3在每个气道特异性结节神经元及大多数表达辣椒素受体（TRPV1）的颈静脉神经元中表达，肺部S1P刺激S1PR3 导致迷走神经结节和颈静脉C 纤维的作用电位放电，其激活后可导致反射性支气管收缩［23］。随着对哮喘发病机制的深入研究，气道迷走感觉神经元在支气管收缩和气道高反应上的作用受到关注［24］，S1P 及其受体通路或可成为该作用中的关键影响因素。

2.3 S1P 与气道黏液高分泌有关气道黏液高分泌是哮喘的重要特征之一，包括杯状细胞过度分化、黏蛋白生成增加等生理病理过程。Sphk1 参与IL-13 诱导的ERK1/2 磷酸化，使得黏液高分泌蛋白Muc5ac 的产生增加，进而促使哮喘模型中嗜酸性粒细胞炎症和黏蛋白的生成［25］。S1P 与受体S1PR2 结合后可与G 蛋白偶联进一步激活自噬信号传导，诱导上皮细胞黏液分泌和活性氧的产生。通过选择性抑制S1PR2，可显著减少气道周围炎性细胞浸润和杯状细胞黏液的产生，从而有效抑制气道炎症和气管壁增厚［26］。与S1P 有关的激酶和受体可以导致气道黏液分泌和黏蛋白的生成增加，因此，抑制S1P 信号转导通路可成为缓解气道黏液高分泌的研究方向之一。

2.4 S1P 参与气道重塑过程气道重塑是不可逆的气流受限的主要原因，与哮喘的严重程度有关。平滑肌细胞增殖是气道重塑的关键。在气道平滑肌中主要存在的S1P 受体是S1PR2、S1PR3。基于微阵列分析，在平滑肌中鉴定出不少于88 个受S1P 调控的基因，包括参与细胞增殖和气道重塑的基因，如HBEGF、RGS4 等。S1P 可通过S1PR2、S1PR3 激活细胞内钙动员和细胞外信号，调节Rho相关激酶，从而影响这些基因的表达［27］。除参与基因调控外，S1P 还可通过S1PR2/3/STAT3/PLK1/ID2 通路促进ASM 增殖，S1P 诱导转录激活因子3（STAT3）磷酸化，调节Polo 样激酶1（PLK1）和分化抑制剂2（ID2）的表达上调，促进细胞增殖［21］。研究［22］进一步发现，S1P 以浓度依赖性方式刺激ASM细胞增殖，重复暴露于局部的S1P 可选择性激活S1PR2，从而推动ASM 增殖。

上皮-间充质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）是肌成纤维细胞的重要来源，有助于气道重塑，而S1P 在EMT 中同样发挥作用。通过对小鼠皮下注射S1P 处理后发现，S1P 可激活转化生长因子-β（TGF-β），驱动小鼠气道中EMT 及纤维化标志物过度表达，如波形蛋白、α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）的明显增加，进而引起支气管结构发生变化［28］。这表明S1P/TGF-β 轴可能成为哮喘肺功能障碍的一个有前景的治疗靶点。

3 S1P 在哮喘诊治中的应用前景

3.1 S1P 可作为哮喘诊断的生物标志物鞘脂代谢物是炎症反应中的重要生物活性介质，其变化与哮喘相关，可以作为哮喘诊断的生物标志物。在哮喘患者的支气管肺泡灌洗液中可观察到S1P水平升高。观察性研究发现，哮喘急性发作期患者血清S1P 高表达，且与FEV1、FVC、FEV1/FVC 呈负相关，与血清总IgE、嗜酸性粒细胞等呈正相关关系。S1P 水平随着病情加重而逐渐升高，提示血清S1P 水平对哮喘严重程度有显著评价作用［29-30］。在儿童中也有同样发现，哮喘患儿的血清中存在S1P 高表达，并随着病情加重表达水平增高。工作特征曲线ROC 分析显示其敏感度为82.56%，对小儿哮喘病情有良好的评估价值［31］。S1P 不仅可以评估哮喘严重程度，还可联合指导治疗药物剂量的调整，有效监控气道炎症状态。尤其对于治疗后期症状和肺功能水平不明显的阶段，S1P 水平仍有提示价值［32］，故其在临床诊治哮喘中具有重要的指导意义。

3.2 靶向S1P 可治疗哮喘

3.2.1 S1P 通路抑制剂可能成为哮喘潜在治疗药物芬戈莫德、西尼莫德等S1PR 调节剂是一类口服小分子治疗性药物，已获得监管批准使用于多发性硬化症的治疗，并且在各种胃肠道、神经以及肺部疾病中开展了临床试验［33］。其中，芬戈莫德FTY720 的研究最为深入。FTY720 是一种免疫抑制剂，具有广泛的受体亲和力（SIPR1、3、4、5），对S1P信号传导具有拮抗作用。研究表明，FTY720可抑制氧化应激，同时减少Th2 细胞因子分泌和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）表达，对OVA 诱导的气道炎症有潜在的抗炎和抗氧化作用［34］。FTY720 还可调节活性氧（ROS）的产生，减少CD11b 及IL-8等的表达，显著降低中性粒细胞的活化状态，抑制中性粒细胞性气道炎症［35］，可能成为治疗哮喘的新型候选治疗药物。

作为催化S1P 产生的主要激酶，Sphk1 在炎症免疫相关疾病中的作用备受关注，其抑制剂也得到广泛研究，包括鞘氨醇类似物SK1-I、哌啶类似物RB-005 等，这些抑制剂在细胞自噬、重塑、炎性细胞因子释放等方面发挥着作用［36］。例如，鞘氨醇类似物AAL-R 可直接作用于ASM 细胞而无需免疫调节，在细胞内转化为其磷酸化形式，诱导细胞停滞，从而直接干扰ASM 细胞的积累，逆转气道高反应和气道平滑肌增厚，从而抑制气道重塑的发生［37］。多种靶向S1P 信号转导的调节剂可调控气道病理改变，或将成为哮喘治疗的有益方向，值得进一步研究。

3.2.2 中医药通过调控S1P 治疗哮喘中医药可多靶点、多方面治疗哮喘，具有其独特优势。临床研究［38］发现，中药复方舒喘通络饮治疗后患者血清S1P 水平显著降低，有效治疗哮喘急性发作期风痰阻肺兼血瘀证，且血清S1P 水平的测定可以更好地反映与评估病情轻重与治疗效果。中成药协同治疗以及中医传统外治法也可起到减轻哮喘肺部炎症、改善肺功能的作用，如哮喘患儿在接受肺力咳合剂联合氨溴索治疗、穴位贴敷干预后，外周血血清中S1P 表达明显降低，哮喘症状明显改善［39-40］。

大量研究表明，中药复方可调控S1P 介导的哮喘多种病理改变，缓解气道炎症的同时降低气道高反应性，并可保护气道上皮损伤等，起到防治哮喘的作用。S1P 不仅介导淋巴细胞的迁移，还可促使炎症状态下在小肠活化的炎性先天固有2型免疫细胞（iILC2s）从小肠淋巴管通过淋巴系统入血，随后募集到肺组织中。化痰活血方可抑制哮喘小鼠肺及小肠组织中Sphk1、S1PR1 的表达，从而阻断iILC2s 迁移，减轻气道炎症［41］。黄龙舒喘汤抑制S1P 及其受体S1PR2、S1PR3 介导的信号通路，减少哮喘小鼠中嗜酸性粒细胞与中性粒细胞的聚集和炎症因子的释放，降低气道高反应［42］。中医药不仅在S1P 介导的免疫细胞的迁移和聚集中发挥作用，本课题组的研究还揭示了Sphk1 参与哮喘气道上皮损伤。我们观察到，在ORMDL3过表达条件下，Sphk1 激活导致了气道上皮屏障功能的损伤，固本防哮饮可降低Sphk1 和S1P 表达，减轻上皮连接蛋白损伤，减少气道黏液分泌［43］。中医药防治哮喘疗效确切，调控S1P 信号通路是其发挥防治作用的有效靶点之一，有广阔的研究和应用空间。

4 展望

综上所述，S1P 及其激酶、受体在哮喘的发生发展中发挥重要作用，参与气道炎症、高反应、重塑及黏液高分泌等多种病理机制，并可应用于哮喘的临床诊治。由于S1P 受体表达广泛，在不同细胞和器官类型中表达量及作用方式差异显著，且同个细胞中不同受体间相互作用仍不明确，是否存在协同或对立关系仍需进一步研究。目前对哮喘的大多数研究集中在嗜酸性粒细胞气道炎症上，对非嗜酸性粒细胞炎症的原因及机制研究相对较少，尤其中性粒细胞性哮喘对糖皮质激素具有耐药性，而S1P 在其中的作用可能具有潜在的临床应用价值。

然而，在其实际应用中仍存在以下问题：作为哮喘诊断的生物标志物之一，除在血清中检测，是否有更便捷、无创的检测方式，如痰液、呼出气冷凝液等。S1P 信号转导的调节剂是否存在副作用，如何开发为高度特异性的靶向抑制剂，以及能否制成靶向哮喘治疗的药物，需要更多的理论和临床研究支持。此外，中医药具有广阔的应用前景，深入研究中医药如何通过调控S1P 发挥对哮喘的治疗作用，将为哮喘的中医药防治提供更多的理论依据。

【Author contributions】YUAN Chen and ZHAO Xia conceived the idea of the article.YUAN Chen and WU Jiabao wrote the main manuscript.YAN Hua reviewed the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.