巨噬细胞分化抗原-1与慢性阻塞性肺疾病

巨噬细胞分化抗原-1与慢性阻塞性肺疾病 巨噬细胞分化抗原-1与慢性阻塞性肺疾病 国外医学内科学分册2006年7月第33卷第7期 巨噬细胞分化抗原一1与慢性阻塞性肺疾病 谢甜综述;熊盛道审校 摘要:慢性阻塞性肺疾病(COPD)涉及小气道和肺实质的慢性非特异性炎症,巨噬细胞分 化抗原一1(Mac-1)在炎症反应过程中对白细胞的募集,黏附和活化起到了关键作用,并通 过其它致病因子的直接或间接的辅助增强作用从而对COPD的发生和发展起到了一定的 作用,而针对Mac-1的阻滞疗法也开始成为COPD治疗的新手段. 关键词:巨噬细胞分化抗原-1;慢性阻塞性肺疾病;黏附分子 中图分类号:R563文献标识码:A文章编号:1004-2369(2006)07-0287-03 慢性阻塞性肺疾病(COPD)是呼吸系统疾 病中的常见病和多发病,目前认为其发病与肺 部对有害气体或有害颗粒的异常炎症反应有 关,并以气道,肺实质和肺脉管系统的慢性非特 异性炎症为特征.白细胞黏附,穿越血管内皮 细胞向炎症部位移行是炎症过程的重要特征, 其发生基础在于白细胞与血管内皮细胞面黏 附分子的相互作用,而巨噬细胞分化抗原-1 (Mac.1)在此过程中发挥了重要作用.除了在 炎症反应这一关键环节的作用以外,Mac-1还 可作用于COPD发病过程中的某些致病因素而 对其发生发展起到促进作用.针对Mac一1的黏 附分子阻滞疗法也开始成为COPD治疗的新手 段之一.本文就Mac.1在COPD的发生发展及 以其作为治疗靶位的研究进展作一综述. lMac-1及其配体 Mac?1,即CD11b/CD18,为B2整合素成员 之一,是一种多功能的黏附分子,由共同的B2 亚基(CD18)和etM亚基(CD11b)以非共价键 结合而成的异源二聚体,其结构为alVII32 (CD11b/CD18)….Mac-1主要分布于多形核 白细胞和单核吞噬细胞表面,在静息情况下多 储存在白细胞质的分泌囊泡中,较少位于细胞 表面.而在受到各种促炎介质的激活后便转位 装配至活化的白细胞表面,是白细胞的特征膜 ? 287? 蛋白,在白细胞的迁移,趋化,黏附和吞噬中起 到了重要的作用J. Mac-1能与许多配体结合,如细胞间黏附 分子(ICAM).1[33,纤维蛋白素原(FBG)j,补 体蛋白iC3bJ,激肽原J,尿激酶纤溶酶原激 活物uPA及受体(uPAR,CD87),纤维连接 蛋白j,金属离子等.Mac-1通过与这些配 体的交互作用在白细胞的黏附,内摄,吞噬和降 解中起到重要的作用?. Yan等将融合有荧光蛋白(FP)和Mac-1 亚单位(CD11b或CD18)eDNA的质粒载体转 染人中国仓鼠卵巢(CHO)细胞,构建成为 CHO—Mac一1一FP细胞,并通过共焦显微镜动态观 察Mac?1在细胞内的运输,发现静息状态下 Mac-1在与ICAM-1作用后从胞质转位至质膜 表面,继而发生内陷和降解,尚未降解的Mac-1 则是通过再循环发生作用. 2Mac-1在CoPD发生发展中的作用 2.1Mac-1与COPD的易感性 Woolhouse等…通过研究发现在非仅1-抗 胰蛋白酶缺乏性COPD的患者,其中性粒细胞 与内皮细胞的黏附能力显着强于因仅1.抗胰蛋 白酶缺乏而致COPD的患者,同时其外周血中 性粒细胞表面Mac-1的表达也明显强于后者, 由此提出吸烟者内皮细胞与中性粒细胞之间作 收稿日期:2005—12-28;修回日期:2006-05-29 作者单位:华中科技大学同济医学院附属同济医院呼吸内科,湖北武汉430030 ? 288? 用的反应增强可能是其发生发展为COPD的易 感因素之一,而Mac一1的增量调节则在其中起 到了一定的作用.在我国,鲜有因l一抗胰蛋 白酶缺乏而导致COPD的患者,多由慢性炎症 致中性粒细胞释放蛋白分解酶相对增多而形 成,因此Mac一1的作用对我国COPD患者的易 感性有着更为重要的意义. 2.2Mac一1与吸烟 吸烟是COPD发病的重要危险因素,烟草 中含有的焦油,尼古丁和氢氰酸等化学物质可 损伤气道上皮细胞,使纤毛运动减退和巨噬细 胞吞噬功能降低.慢性炎症刺激黏膜下感受 器,使副交感神经功能亢进,引起支气管平滑肌 收缩,气流受限.烟草和烟雾还可使氧自由基 产生增多,诱导中性粒细胞释放蛋白酶,抑制抗 蛋白酶系统,破坏弹力纤维,诱发肺气肿形成., 由此看来戒烟应可减轻COPD的病情发 展,可是事实上有报道已长期戒烟的COPD患 者其病程仍呈现持续性发展.Koethe等?将 所提取的香烟烟雾冷凝液(cigarettesmokecon— densate,CSC)和抗个体异质性烟草抗体(TA— IA)与吸烟者外周血中分离的中性粒细胞以及 藻红蛋白标记的抗CD11b抗体共同孵育,并以 流式细胞仪测定得Mac一1的表达明显增加,认 为吸烟者体内产生的TAIA可能是COPD患者 在戒烟后肺组织炎症和组织破坏仍然持续的主 要原因,而Mac一1则是TAIA持续作用的关键 环节之一.Mac一1存在于中性粒细胞的分泌性 囊泡内,是最容易触发的部件.TAIA和CSC 可诱发这些囊泡到达质膜导致易位于细胞表 面,从而介导炎症的产生,通过使用SB203580 (MAPKP38的活化和磷酸化抑制剂)可阻抑 Mac一1的表达增强. Noguera等?将COPD患者和吸烟但肺功 能正常者的外周血中性粒细胞分别在静息状态 下和肿瘤坏死因子(TNF)刺激后与异硫氰酸荧 光素(FITC)标记的单克隆抗Mac一1抗体共同 孵育,测得其表达水平在COPD患者明显高于 吸烟但肺功能正常者,在用TNF处理后也是如 此.但通过RT—PCR测得COPD患者和吸烟但 国外医学内科学分册2006笙!第鲞箜2 肺功能正常者的Mac一1的mRNA水平并无显 着性差异,这也说明Mac一1的表达差异是在转 录后进行调控的,但具体的调控机制尚待进一 步研究和探索. 2.3Mac一1与活性氧簇(ROS)的联合作用 氧化一抗氧化平衡的失调是COPD的重要 发病机制之一,ROS的活化和释放也是COPD 中肺组织炎症和损伤的重要原因之一,近年来 的研究也表明黏附分子的活化和表达增强与自 由基的释放有关.在Noguera等?的实验中 通过检测COPD患者组与健康对照组外周血中 性粒细胞上Mac一1和还原型烟酰胺腺嘌呤二核 苷酸磷酸(NADPH)氧化酶亚单位p22一phox的 表达,发现Mac一1的表达增加伴发呼吸爆发的 增强,证实了Mac一1的磷酸化导致NADPH氧 化酶活化,Mac一1的交联诱发中性粒细胞的呼 吸爆发,并提出Mac一1与p22一phox可能装配在 同样的分泌囊泡内.由此可推测Mac一1通过调 控呼吸爆发并与之共同参与COPD的发病机 制.. 2.4Mac.1介导蛋白酶的作用 蛋白酶和抗蛋白酶维持平衡是保持正常肺 组织结构免受破坏的重要因素.COPD患者蛋 白酶一抗蛋白酶体系常失衡是为其发病的重要 机制之一.我国COPD患者少有l一抗胰蛋白 酶缺乏,多因来自中性粒细胞和巨噬细胞释放 的内源性蛋白酶或病原菌的外源性蛋白酶增多 而致失衡. 弹性蛋白酶是导致炎症性组织损伤的重要 物质,能破坏弹性蛋白,纤维蛋白,糖蛋白,胶原 等组织,导致组织的破坏.活化的白细胞释放 的弹性蛋白酶可破坏细胞外基质,弹力纤维,损 害肺组织和肺泡壁,是为COPD的发病机制之 一 .弹性蛋白酶储存于多形核白细胞(poly— morphonuclearleucocyte,PMN)的囊泡中,当 PMN活化时弹性蛋白酶从细胞内到达并结合 于细胞表面,而Zimmermann等_l在体外实验 中发现Mac一1的I区(即复合体的链, CD11b)则提供了弹性蛋白酶在PMN表面的结 合位点,同时弹性蛋白酶也可以引起CD11b的 国外医学内科学分册2006年7月第33卷第7期 构象变化,推测这样的构象变化是通过细胞内 信号转导实现的.这样的结合一方面激活了 Mac一1,也让弹性蛋白酶免于失活.由此推出 Mac一1通过提供弹性蛋白酶的作用位点和保护 其活性,对COPD的发生和进一步发展起到一 定作用. 髓过氧化酶(myeloperoxidase,MPO)近年 来被认为是通过催化次氯酸的形成而成为中性 粒细胞细胞毒性作用的重要组成部分.由 MPO所衍生的氧化剂在信号转导途径的精细 调节中起到重要作用,且与内皮细胞的黏附有 关,并涉及到PMN的膜联合作用.Mac一1不但 可以调节黏附作用,还可通过释放构象变化启 动细胞内信号级联放大,从而起到激活的作用. Denise等在体外实验中将静息状态下的人 PMN暴露于MPO,通过对溶胞产物的分析测得 经由MPO诱导的酪氨酸磷酸化明显增强,而用 抗CD11b抗体预孵育PMN,则其磷酸化受到了 明显的抑制,从而提出Mac.1可通过与MPO的 结合可促进酪氨酸磷酸化,并测得Mac.1与 MPO的结合可导致PMN脱颗粒的上调和Mac. 1的表达增强,还促进了分裂原活化蛋白激酶 (MAPK)的活化及核转录因子(NF)一KB的转 位,增强了PMN的活化及其作用,进而加重了 组织炎症损伤. 2.5Mac.1在凋亡中性粒细胞清除中的作用 中性粒细胞的凋亡是生理条件下中性粒细 胞快速更替的方式,从而减少炎症过程中组织 损伤.中性粒细胞功能性生命期限的延长可促 进中性粒细胞在局部的积聚,增加了其内细胞 毒性物质对组织细胞的损伤. COPD患者肺部中性粒细胞的聚集与其募 集增多和清除减弱减慢有关.有研究报道 COPD患者外周血中的中性粒细胞的凋亡情况 在数量上与吸烟但肺功能正常者及正常对照者 之间并无显着性差异,但COPD患者外周血凋 亡中性粒细胞表面的Mac.1表达明显增强,中 性粒细胞表面表达增强的Mac.1可能是通过改 变巨噬细胞识别和吞噬的能力从而延迟中性粒 细胞的凋亡,进而延长了其有效作用时间,增强 ? 289? 了炎症局部的损伤. 2.6Mac.1参与抗原呈递的免疫作用 Sandilands等提出中性粒细胞可能参与 了抗原递呈和免疫应答.通过研究发现Mac一1 的交联(CD18CD11b)导致CD80,CD86及DR 在正常人外周血中性粒细胞表面的迅速表达, 且其表达水平等同甚至高于同一个体外周血单 核细胞表面的表达.由此可以推测表达增强的 Mac一1通过参与中性粒细胞的抗原递呈进而在 COPD发生的免疫机制中起到一定作用. 3以Mac-1为靶点的治疗进展 正是由于Mac一1在COPD中的重要作用, 黏附分子抑制剂也成为其治疗中的新手段,如 抗Mac.1抗体等特异性阻抑黏附分子作用的药 物以外,还有一些其它的药物也可通过阻抑 Mac一1的表达和作用起到抗炎的作用,Coimbra 等通过研究证实磷酸二酯酶抑制剂能降低 Mac一1和ICAM一1的表达. Alten等?研究报道白细胞三烯B4受体 拮抗剂BIIL284也可以有效地抑制Mac.1在中 性粒细胞的表达.Lim等对小鼠以1mg/kg 的剂量注射地塞米松(DEX)后发现其外周血 嗜酸粒细胞CD11b的表达明显降低,但CD1lb mRNA的表达情况没有明显改变.由此推测干 扰Mac一1向细胞表面的转位及进一步的作用可 能是糖皮质类固醇激素抗炎及治疗COPD的作 用机制之一. 4结语 虽然目前对Mac一1在COPD发病中的作用 机制有了较为深人的研究,但还存在许多问: Mac一1的增高到底是肺部非特异性炎症的始动 因素还是各种促炎介质作用之后的后续性表现 而已?Mac一1的表达增强和白细胞的募集,活 化在抵御感染中的作用至关重要,应用黏附分 子抑制剂在抑制气道炎症的同时,也可能降低 了气道的防御能力,而COPD患者由于气道防 御能力的下降常容易发生感染,尤其是铜绿假 单孢菌和肺炎克雷伯菌等机会性致病的革兰氏 阴性菌感染.Mac一1在防御革兰阴性菌感染的 (下转第294页) ? 294? [11]RanS,HuangX,DownesA,eta1.[J].Neopla— sia,2003,5(4):297—307. [12]SenguptaS,SellersLA,CindrovaT,eta1.[J]. CancerRes,2003,63(23):8351—8359. [13]HuangDS,ShenKZ,WeiJF,eta1.[J].WorldJ Gastroenterol,2005,11(2):204—207. [14]TortoraG,CaputoR,DamianoV,eta1.[J].Clin CancerRes,2003,9(4):1566—1572. [15]BremS.[J].JCancerControl,2000,6(5):1-24. [16]LiL,WartchowCA,DanthiSN,eta1.[J].IntJ RadiatOncolBiolPhys,2004,58(4):1215—1227. [17]AtsumotoG,NagaiS,MutaM,eta1.[J].Oncol Rep,2003,10(5):1201—1206. [18]VolpertOV,AlaniRM.[J].CancerCell,2003,3 (3):199-20o. [19]KalluriR.[J].NatRevCancer,2003,3(6):422— 433. [20]KamphausGD,ColoradoPC,PankaOJ,eta1. [J].JBiolChem,2000,275(2):1209-1215. 国外医学内科学分册2006年7月第33卷第7期 [21]JoemJM.[J].MethodsMolBiol,2003,231:85— 89. [22]KalotaA,ShetzlineSE,GewiazAM.[J].Cancer BioTher,2004,3(1):4—12. [23]TonNC,JaysonGC.[J].CurrPharmDes,2004, 10(1):51-64. [24]WillettCG,BoucherY,DiTomasoE,eta1.[J]. NatMed,2004,lO(2):145—147. [25]FentonBM,PaoniSF,LiuW,eta1.[J].BrJ Cancer,2004,90(2):430435. [26]DehafiH,hoY,NakamuraT,eta1.[J].Cancer GeneTher,2003,lO(1):75-85. [27]LiottaL,PetricoinE.[J].NatRevGenet,2000, 1(1):486. [28]StCroixB,RagoC,VelculescuV,eta1.[J]. Science,2000,289(5482):1197—1202. [29]LiottaLA,KohnEC.[J].Nature,2001,411 (6835):375—379. (编辑:朱小玉) (上接第289页) 作用相当重要.应如何正确权衡黏附分子抑制 剂在COPD中的疗效?这些问题都有待于后续 的研究和探索. 参考文献: [1]Ka/18eSM,MatzRL,PreissnerKT,eta1.[J]. ArteriosclerThrombVaseBiol,2004,24(12): 2251-2256. [2]YanM,MaoJ,WeiY,eta1.[J].SciChinC LifeSci,2004,47(6):521-529. [3]HarrisES,MclntyreTM,PrescottSM,eta1.[J]. BiolChem,2000,275(31):23409-23412. [4]Ugarovarip,YakubenkoVP.[J].AnnNYAcad Sci,2001,936:368—385. [5]RossGD.[J].CritRevImmunol,2000,20(3): 197-222. [6]ChavakisT,KanseSM,PixleyRA,eta1.[J]. FASEBJ,2001,15(13):2365-2376. [7]PluskotaE,SclovievDA,PlowEF.[J].Blood, 2003,101(4):1582-1590. [8]LishkoVK,YakubenkoVP,Ugarovam[J]. ExpCellRes,2003,283(1):116-126. [9]SchulerP,AssefaD,YlanneJ,eta1.[J].Cell CommunAdhes,2003,lO(1):17—26. [10]EhlersMR.[J].MicrobesInfect,2000,2(3): 289-294. [11]WoolhouseIS,BayleyDL,LalorP,eta1.[J]. EurRespirJ,2005,25(4):612-617. [12]KoetheSM,KuhnmuenchJR,BecketCG.[J]. AmJPathol,2000,157(5):1735—1743. [13]NogueraA,BatleS,MirallesC,eta1.[J].Tho— rsx,2001,56(6):432-437. [14]ZimmermannF,LautenschlagerK,HeppertV,et a1.[J].Shock,2005,23(3):216—223. [15]LauD,MollnauH,EiserichJP,eta1.[J].PNAS, 2005,102(2):431-436. [16]NoyucraA,SalaE,PonsAR,eta1.[J].Chest, 2004,125(5):1837—1842. [17]SandilandsGP,AhmedZ,PerryN,eta1.[J]. Immunology,2005,114(3):354-368. [18]CoimbraR,LoomisW,MelbostadH,eta1.[J].J Trauma,2004,57(6):1157.1163. [19]AltenR,Gromnica—IhleE,PohlC,eta1.[J]. AnnRheumDis,2004,63(2):170—176. [20]LimLH,FlowerRJ,PerrettiM,eta1.[J].AmJ RespirCellMolBiol,2000,22(6):693-701. (编辑:朱小玉)