激素抵抗型哮喘发病机制研究进展

中国新药与临床杂志 2000年第6期第19卷 综述

作者：冯新格　吴银根

单位：上海中医药大学 附属龙华医院 呼吸内科，上海　200032

关键词：哮喘；糖皮质激素；病理学

　　［摘要］　激素抵抗型哮喘是对较大剂量的糖皮质激素治疗反应很差的哮喘。综述了近5 a来国内外对激素抵抗型哮喘分类，重点从细胞功能、细胞因子、转录调节、热休克蛋白基因调节、自身调节的角度探讨了继发性激素抵抗型哮喘的发病机制。

　　［中图分类号］　R977.1;R562.25

　　［文献标识码］　A

　　［文章编号］　1007-7669(2000)06-0489-03

　　随着对哮喘本质认识的深入，治疗的重点转变为预防和控制气道炎症和气道高反应(AHR)^［1］。糖皮质激素(简称激素)是强有力的抗炎药物^［2］。如何充分发挥激素的治疗效应，减少激素的副作用，是临床医生十分重视的问题。激素对哮喘的治疗作用存在很大差异。临床上有一部分哮喘病人对激素治疗产生抵抗，使其治疗比较困难或导致严重的副作用。

　　激素抵抗型(steriod-resistant, SR)哮喘，是指那些用大剂量激素(一般为口服泼尼松40 mg·d^-1)治疗1 wk(一般为7～14 d)后，其1 s用力呼气容积（ FEV₁)的改善率（实测值／预计值）不超过15 ％的哮喘。如FEV₁改善率超过25 ％则为激素敏感型（ steriod-sensitive， SS）哮喘。其余为激素依赖性哮喘。与SS哮喘相比较，SR哮喘具有年龄较大、哮喘史长、气道反应性明显增高及夜间发作等特点。研究表明，激素抵抗只限于激素抗炎和免疫调节方面，而与其药物动力学无关，故可能与糖皮质激素受体（GR）异常有关。现一般从发病机制上将SR哮喘分为原发性和继发性2种。

　　原发性SR哮喘　原发性SR哮喘是由原发性GR亲和力异常造成的，为激素受体病，因GR缺陷常造成胎儿流产、死亡，故较少见，常有家族史。Diana等^［3］对1例6 a男病儿的单核淋巴细胞激素受体脱氧核糖核酸（DNA）序列研究表明，其染色体2317位点第729个氨基酸上A突变为D，氨基酸代码ATT变为DTT。在分别转染野生型人GR与人GR-I1e729的COS-1细胞株上，其GR解离平衡常数（Kd）各是（0.799±0.068） nmol·L^-1和（1.54± 0.06） nmol·L^-1（P＜0.01）。说明GR激素结合区的突变可能是原发性SR哮喘的发病原因之一。

　　继发性SR哮喘　继发性SR哮喘是由于继发性GR缺陷，使GR与激素或（和）特异性DNA结合部位的亲和力下降等异常所致。其病人易出现柯兴氏综合征的迹象和症状，其清晨血浆皮质醇浓度下降。其发病机制可能为：

　　1　细胞功能异常　通过在SR哮喘发病机制中可能起作用的细胞如单核细胞、中性粒细胞、淋巴细胞等研究表明，T淋巴细胞起关键作用。Sher等^［4］研究发现，哮喘病人不论是SR哮喘还是SS哮喘，都有T淋巴细胞GR缺陷，只是SR哮喘下降的程度比SS哮喘明显。大多数SR哮喘的GR缺陷局限于T淋巴细胞，仅极少数不只限于T淋巴细胞。Joseph等^［5］通过几种激素不同浓度时对SR哮喘和SS哮喘中T淋巴细胞的作用发现，SR哮喘中半抑制浓度(IC₅₀)大约是SS哮喘的100倍，且在氢化可的松和布地奈德的治疗中有统计学意义。生理浓度的氢化可的松不能抑制SR哮喘中植物凝集素（PHA）诱导的T淋巴细胞分化，但对SS哮喘的T淋巴细胞有显著抑制作用，说明内源性氢化可的松可能对抑制SR哮喘病人气道炎症无效。也说明，激素抵抗是T淋巴细胞在基础水平上仍处于活化状态，使得激素的作用不敏感。孙永昌等^［6］发现泼尼松治疗前SR哮喘和SS哮喘病人血清中可溶性白细胞介素-2受体(sIL-2R)的水平均显著高于正常对照组(P＜0．001），说明哮喘病人外周血T淋巴细胞处于活化状态。泼尼松治疗后SS哮喘中sIL-2R水平显著下降，但SR哮喘的sIL-2R无明显变化。泼尼松对SR哮喘中T淋巴细胞增殖的抑制作用显著低于SS哮喘。但氧化苦参碱(oxymatrine）和胸腺免疫抑制物对T淋巴细胞增殖的抑制作用在2组之间无显著性差异。说明T淋巴细胞对激素的反应性降低及由此引起的T淋巴细胞持续活化是SR哮喘的免疫特点。

　　2　细胞因子调节异常　Jeffey等^［7］通过在体外培养发现，与正常组相比，SR哮喘病人的外周血单个核细胞（PBMC）单独培养24 h后，其PBMC中GR亲和力明显下降，且培养48 h后可恢复正常。但加入白细胞介素- 2（IL- 2）和白细胞介素-4（IL- 4）培养后其GR亲和力的下降却无明显改善，且此IL-2和 IL-4的作用可被γ-干扰素（IFN-γ）阻止。IL-2和IL-4协同作用使T淋巴细胞的GR亲和力和T淋巴细胞对激素的反应性下降。这说明在哮喘持续炎症过程中，某些细胞因子可能使GR对激素的反应性受损。激素不能抑制他们诱导的T淋巴细胞分化和细胞因子的分泌。Leung等^［8］认为SR哮喘可能与辅助性T淋巴细胞亚群（Thl／Th2）细胞因子基因表达的改变有关。一般说来，变应性哮喘气道中Th2细胞占优势，其表达的IL-4、白细胞介素-5（IL-5）等导致IgE合成增加和以嗜酸性粒细胞为主的气道炎症，故细胞因子分泌和进行性炎症可导致SR哮喘。SR哮喘病人与SS哮喘相比，治疗前其支气管肺泡灌洗液（BALF）中细胞表达IL-2，IL-4明显得多，但INF-γ和IL-5信使核糖核酸（mRNA）表达无明显差异。治疗后2组IL-2表达均无明显改变，但SS哮喘BALF中mRNA阳性细胞表达IL-4，IL-5的数量明显下降，IFN-γ转录增强，而SR哮喘中IL-4，IL-5无明显变化，IFN-γ却意外地下降。说明SR哮喘中IL-4，IL-5水平较高，而 IFN-γ水平较低。故SR哮喘与气道中编码Thl／Th2细胞因子的基因表达调节障碍有关。Spahn等^［9］用³H-地塞米松放射配基分析法和Scatchard分析证明，与SS哮喘相比，SR哮喘病人气道中白细胞介素-13（IL-13）mRNA表达的水平明显增高。IL-13（其性质和IL-4相似）对非T淋巴细胞群，尤其是单核细胞系中GR亲和力有显著降低作用，使这些细胞中氢化可的松对抑制脂多糖（LPS）诱导白细胞介素-6（IL-6）产生的作用显著降低。孙永昌等^［10］发现SR哮喘和SS哮喘在一般临床特征及基础肺功能方面无显著差异。SR型哮喘PBMC的GR水平显著降低(P＜0.05)，且地塞米松对PBMC产生IL-4的抑制作用下降(P＜0.001)。均说明SR哮喘在细胞因子方面存在异常。

　　3　转录调节异常　通过药物动力学和放射配基分析方法等研究表明SR哮喘病人GR在转录水平上存在异常。Adcock等^{［11，12］}对PBMC中核内转导的GR与激素反应元件(GRE)的亲和力研究发现，在SS哮喘和正常非哮喘病人中，地塞米松可诱导PBMC的GR-GRE亲和力明显快速而稳定上升2倍，而在SR哮喘中却显著下降。通过Scatchard分析表明，GR-GRE亲和力没有改变，但能与DNA结合的GR数量却有所下降。认为SR哮喘可能同与GRE结合的GR数量减少有关。通过对SR哮喘和SS哮喘病人PBMC中转录因子活化蛋白-1(AP-1)、胞核因子-κB(NF-κB))、环磷腺苷反应元件结合蛋白(CREB)与DNA结合位点的亲和力及其与GR结合的能力分析，发现尽管SR哮喘在炎症中活化的其他转录因子未受影响，但GR与AP-1之间相互作用显著下降。AP-1和NF-κB与GR的双信号识别是激素对呼吸道上皮细胞抗炎作用的机制^［13］。SR哮喘病人细胞核中AP-1与DNA的亲和力基础水平上升。其表达AP-1组分C-fos, C-jun的mRNA数目及序列均无异常。此结果表明，GR与GRE及AP-1结合的改变或者阻碍GR-DNA结合的AP-1水平上升，是激素在这些细胞中激素抵抗的细胞学基础。

　　4　热休克蛋白基因表达异常　国内学者姚彬等^［14］采用逆转录-多聚酶链反应（RT-PCR）技术研究PBMC中热休克蛋白（Hsp）70， 90 α,90 β mRNA的表达及采用细胞增殖抑制实验观察地塞米松对T淋巴细胞增殖的抑制程度。结果表明正常人不表达Hsp70 mRNA， SR哮喘组 HsP70, 90 α,90 β mRNA表达明显高于SS哮喘组（P＜0.01）。2组Hsp90 α,90 β均显著高于正常组。SS，SR哮喘中Hsp70， 90α,90 β mRNA表达与（地塞米松为10^-7 mol·L^-1时）T淋巴细胞增殖的抑制程度呈显著负相关(P＜0.01）。SR哮喘PBMC中均有Hsp70，90基因的表达，且随着炎症程度加重和持续时间的延长，这种表达能力增强；HSp90基因表达水平越高，地塞米松越难以抑制T淋巴细胞的增殖。

　　5　自身调节异常　GR分GR-α和GR-β 2种形式，两者同时存在于效应细胞中，有相互拮抗的作用。GR-α在激素结合状态通过与特异性GRE的DNA序列的结合而调节激素反应性基因的表达。GR-β不与激素结合，有负性转录作用。Korn等^［15］研究认为GR-β以浓度依赖形式抑制激素活性GR-α对激素反应性基因的作用，可能是通过与GR-α竞争GRE或干扰GR-α的信号传递过程而实现的。Leung等^［16］通过对PBMC中GR-α和GR-β研究表明，SR哮喘的PBMC中GR-β免疫活性细胞数量显著增高。他们发现SR哮喘中细胞诱导的GR与DNA亲和力异常，可用携带GR-β基因的转录细胞系转染复制，从而导致GR-α与DNA的亲和力下降。故认为细胞诱导的SR哮喘与GR-β数量升高而使α／β的比例失调有关。

　　综上所述，SR哮喘可能是由GR结构和功能异常所致。临床上多见于由哮喘疾病本身的发展或治疗而引起的继发型激素抵抗。主要归纳有2种因素。一种是GR下调，几种致炎因子可激活转录因子AP-1和NF-κB与GR结合形成复合物，或由于GR的自身调节，导致GR有效数目下降。另一种是影响GR的信号传导途径，细胞因子、转录因子表达异常可能影响到GR信号传导途径的某个环节，使GR功能受损。在研究中存在以下问题：(1) SR哮喘的诊断标准，与激素依赖型、SS的划分，不十分统一。(2) 临床病例数太少，不到10例。(3) 吸入激素是否减少气道细胞的GR表达尚无定论。尽管从细胞、分子、转录等水平进行了研究，其发病机制仍很不明确，治疗上仍存在很多问题。对其进行进一步深入研究，将有助于了解激素的作用机制和支气管哮喘的发病机制，有助于正确防治哮喘。

［参考文献］

　　［1］ 石昭泉，罗文侗，叶曜芩.钾通道激活剂及其抗气道高反应性［J］.新药与临床，1997，16：101-103.

　　［2］ 戴家熊.合理应用糖皮质激素防治支气管哮喘［J］.新药与临床，1995，14：88-90.

　　［3］ Malchoff DM, Brufsky A, Reardon G, et al. A mutation of the glucocorticoid receptor in primary cortisol resistance［J］. J Clin Invest, 1993, 91:1921-1925.

　　［4］ Sher ER, Leung DYM, Surs W, et al. Steroidresistant asthma: celluar mechanisms contributing to inadequate response to glucocorticoid therapy［J］. J Clin Invest, 1994, 93:33-39.

　　［5］ Spahn JD, Lanclwehr LP, Nimmagadda S, Surs W, Leung DYM, Szefler SJ. Effects of glucocorticoid on lumphocyte activation in patients with steroidsensitive and steroid-resistant asthma［J］. J Allergy Clin Immunol, 1996, 98:1076-1079.

　　［6］ 孙永昌，罗慰慈，朱元珏.糖皮质激素抵抗型哮喘的免疫学研究［J］.中华内科杂志，1997，20：12-15.

　　［7］ Kam JC, Szefler SJ, Surs W, Sher ER, Leung DYM. Combination IL-2 and IL-4 reduces glucocortioid receptor-binding affinity and T cell response to glucocorticoids［J］. J Immunol, 1993, 151:3460-3466.

　　［8］ Leung DYM, Martin RJ, Szefler SJ. et al. Dysregulation of interleukin 4, interleukin 5 and interferon γ gene expression in steroid-resistant asthma［J］. J Exp Med, 1995, 181:33-35.

　　［9］ Spahn JD, Hamid Q, Surs W, et al. IL-13 mRNA expression in steroid resistant (SR) asthma: diminished glucocrtioid receptor (GCR) binding affinity is induced by IL-13［J］. J Allergy Clin Immunol, 1995, 95:385A.

　　［10］ 孙永昌，罗慰慈，朱元珏.糖皮质激素抵抗型哮喘的临床、糖皮质激素受体及细胞因子特征［J］.中华内科杂志，1998，37：165-167.

　　［11］ Adcock IM, Lane SJ, Brown CR, Peters MJ, Lee TH, Barnes PJ. Differences in binding of glucocorticoid receptor to DNA in steroid-resistant asthma［J］. J Immunol, 1995, 154:3500-3505.

　　［12］ Adcock IM, Lane SJ, Brown CR, Lee TH, Barnes PJ. Abnormal glucocrticoid receptor-activator protein-1 interaction in steroid-resistant asthma［J］. J Exp Med, 1995, 182:1956-1958.

　　［13］ LeVan TD, Behr FD, Adkins KK, Miesfled RL, Bloom JW. Glucocorticoid receptor signaling in a bronchial epithelial cell line［J］. Am Physicl Society, 1997, L838-L843.

　　［14］ 姚　彬，佟万成，朱元珏，等.热休克蛋白70、90基因在激素抵抗型哮喘患者血单个核细胞中的表达［J］.中华结核和呼吸杂志，1998，21：287-288.

　　［15］ Korn OH, Wouters EFM, Wesseling G, Arends JW, Thunissen FBJM. In vitro and in vivo modulation of α-and β-glucocorticoid-receptor mRNA in human bronchial epithelium［J］. Am J Respir Crit Care Med, 1997, 155:1127-1132.

　　［16］ Leung DYM, Hamid Q, Vottero A, et al. Association of glucocorticoid insensitivity with increased expression of glucocorticoid receptor β［J］. J Exp Med, 1997, 186:1570-1574.

［收稿日期］　1999-04-26　　　［接受日期］　1999-09-06