黏蛋白和間質(zhì)性肺疾病

1、黏蛋白和間質(zhì)性肺疾病黏蛋白(mucin, MUC)是構(gòu)成氣道黏液層的重要組分，氣道黏液層是人體呼吸道的第一道 屏障。黏液層的適當(dāng)分泌可以吸附氣體中的有害物質(zhì)和病原體，并通過(guò)纖毛擺動(dòng)將其排出體 外。氣道黏液中含有大約2%的黏蛋白，黏蛋白含量的多少和不同類型黏蛋白的比例變化可 以影響痰液的數(shù)量和黏彈性。目前有關(guān)氣道黏蛋白的研究多集中在具有氣道黏液高分泌性特 征的疾病如COPD、支氣管哮喘、肺囊性纖維化、彌漫性泛細(xì)支氣管炎(diffuse panbronchiolitis，DPB)，而有關(guān)間質(zhì)性肺疾病(interstitial lung disease，ILD)和黏蛋白 的研究很少。一方面是因?yàn)檎?/p>

2、情況下合成和分泌黏蛋白的杯狀細(xì)胞主要分布于近端氣道， 遠(yuǎn)端小氣道較少，直徑V1 mm的細(xì)支氣管上皮中幾乎沒(méi)有杯狀細(xì)胞。而ILD是一大類由于 已知或未知原因?qū)е聶C(jī)體免疫系統(tǒng)功能紊亂而引起的肺間質(zhì)性病變，其病理改變主要是肺泡 炎和進(jìn)行性肺間質(zhì)纖維化。另外，黏蛋白高分泌表現(xiàn)為痰液增多，而ILD往往表現(xiàn)為干咳、 呼吸困難，除了并發(fā)感染外多沒(méi)有過(guò)多痰液，因此既往研究很少關(guān)注ILD和黏蛋白的關(guān)系。 但近期研究發(fā)現(xiàn)ILD病理改變并不局限在終末肺泡和肺間質(zhì)，ILD患者的黏蛋白分泌也有其 獨(dú)特特征，現(xiàn)就ILD與黏蛋白的相關(guān)研究綜述如下。一、氣道黏蛋白和黏蛋白基因黏蛋白的合成受到黏蛋白基因的調(diào)控，迄今為止已發(fā)現(xiàn)2

3、0種MUC基因產(chǎn)物。黏蛋白根據(jù) 其結(jié)構(gòu)和功能分為膜結(jié)合黏蛋白、分泌黏蛋白和非分泌黏蛋白3種。膜結(jié)合黏蛋白具有黏 附病原體和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能，在氣道內(nèi)主要表達(dá)的是MUC1、MUC4和MUC16。分泌型黏蛋 白呈凝膠樣，包括MUC5AC、MUC5B、MUC2和MUC19，分泌前一般位于細(xì)胞內(nèi)分泌顆 粒頂部，在受到刺激時(shí)，通過(guò)細(xì)胞外排分泌到細(xì)胞外，是氣道表面黏液層的主要成分并決定 其黏滯度，與細(xì)胞表面黏液的吸水性、黏性和黏彈性有關(guān)。而非分泌型黏蛋白是由膜結(jié)合型 被水解后釋放到細(xì)胞外，功能不清楚。在止常情況下，黏蛋白的分泌數(shù)量和氣道清除能力以及纖毛擺動(dòng)的動(dòng)力處于最佳平衡狀態(tài)， 從而不會(huì)產(chǎn)生痰液潴留。但是在

4、病理狀態(tài)下，氣道在慢性炎癥因子刺激下可以發(fā)生結(jié)構(gòu)重塑， 黏膜上皮杯狀細(xì)胞化生在周圍細(xì)支氣管，黏膜下腺顯著增生，表現(xiàn)為單位腺泡分泌黏液的細(xì) 胞數(shù)目和體積明顯增加。目前對(duì)于氣道黏蛋白高分泌的特點(diǎn)、高分泌機(jī)制、相關(guān)介質(zhì)以及信 號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等的研究主要集中在支氣管哮喘、COPD和肺囊性纖維化等氣道高分泌疾病。二、ILD是否存在黏蛋白高分泌ILD盡管不屬于上述氣道高分泌疾病，但I(xiàn)LD黏蛋白分泌確實(shí)有其獨(dú)特特征，由于目前有 關(guān)ILD時(shí)黏蛋白分泌的研究較少，主要集中在MUCI樣的糖蛋白KL-6及MUC5B在各 種ILD中價(jià)值，其他類型黏蛋白報(bào)道較少。蔡后榮等對(duì)9例經(jīng)開(kāi)胸肺活檢證實(shí)為非特異性 間質(zhì)性肺炎(NSI

5、P)患者的HRCT與病理表現(xiàn)進(jìn)行回顧性分析，結(jié)果在實(shí)變影區(qū)域的肺活 檢標(biāo)本病理可見(jiàn)蜂窩肺內(nèi)有黏液潴留，但是對(duì)于具體的哪種黏蛋白類型未做進(jìn)一步研究。 1.KL-6-MUC1： KL-6是一種黏蛋白樣的高分子量糖蛋白，1985年由Kohno等發(fā)現(xiàn)，其基因?qū)儆贛UC1家族，由口型肺泡上皮細(xì)胞和細(xì)支氣管上皮細(xì)胞合成，是檢測(cè)口型肺泡上皮細(xì)胞和間質(zhì)損害及再生的敏感指標(biāo)。Sun等通過(guò)對(duì)35例孕齡在23-40周嬰兒的尸體解剖證 實(shí)，在所有孕齡23周的嬰兒肺組織的肺泡上皮細(xì)胞均有KL-6強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)，在透明膜 上KL-6染色也為強(qiáng)陽(yáng)性，KL-6可能是孕齡早期影響肺臟形態(tài)發(fā)生和功能形成的重要因素。KL-6已被證實(shí)與

6、多種類型的ILD相關(guān)，包括特發(fā)性肺間質(zhì)纖維化(idiopathic pulmonary fibrosis，IPF)、結(jié)節(jié)病、放射性肺炎、結(jié)締組織病相關(guān)的肺間質(zhì)病變、藥物性肺損傷等。 有關(guān)KL-6與ILD的研究多集中在日本，因此KL-6的檢測(cè)在日本已被列為ILD和肺損傷的 常規(guī)檢查。Kohno等證實(shí)了在多種ILD的BALF和血清中KL-6都會(huì)升高，他們檢測(cè)了 9名 健康人和32例ILD患者，其中10例IPF、14例結(jié)節(jié)病和8例過(guò)敏性肺炎。健康對(duì)照 組BALF中KL-6均正常，而70% IPF、69%結(jié)節(jié)病和100%過(guò)敏性肺炎有KL-6的升高， 并且KL-6在BALF中和血清中的升高水平是正相關(guān)的

7、。另一研究證實(shí)血清中KL-6水平 與IPF預(yù)后相關(guān)，低水平患者的中位生存期為36個(gè)月，而高水平者僅18個(gè)月。Kunitake等共測(cè)定了 41例結(jié)節(jié)病和13名健康對(duì)照組的BALF，結(jié)果結(jié)節(jié)病組明顯高于對(duì) 照組，并且BALF中KL-6水平與淋巴細(xì)胞比例有明顯相關(guān)性。這表明KL-6的釋放可能與 上皮細(xì)胞受到炎性損傷有關(guān)。Goto等對(duì)KL-6在早期診斷放射性肺炎（radiation pneumonitis， RP）中的價(jià)值做了研究，該研究回顧性分析了 16例經(jīng)胸放療后發(fā)生RP的患者血 清KL-6水平，其中8例為重癥RP，8例為局限性RP。結(jié)果重癥組KL-6水平呈現(xiàn)一致性 升高，甚至有4例患者在臨床診斷

8、重癥RP前KL-6就已經(jīng)開(kāi)始升高，而局限性RP組的血 清KL-6水平并沒(méi)有升高趨勢(shì)。更重要的是對(duì)于血清KL-6水平高于治療前1.5倍的患者更 容易發(fā)展為重癥RP，且常由于對(duì)糖皮質(zhì)激素治療不敏感而最終導(dǎo)致死亡。而對(duì)于KL-6升 高者，經(jīng)糖皮質(zhì)激素治療病情明顯改善后KL-6也下降至穩(wěn)定水平，因此作者認(rèn)為KL-6可 用于早期識(shí)別重癥RP以改善預(yù)后。Matsuno等通過(guò)前瞻性研究進(jìn)一步證實(shí) 了 KL-6對(duì)RP的預(yù)測(cè)價(jià)值。在結(jié)締組織疾病導(dǎo)致全身?yè)p害時(shí)，肺部往往會(huì)受累，而且肺部受累后患者預(yù)后多很差，病死 率增加，因此早期識(shí)別肺部病變非常關(guān)鍵。肌炎（PM）皮肌炎（DM）的患者出現(xiàn)肺部病 變時(shí)血清KL-6明顯

9、升高，而且隨著損傷程度加重升高更明顯，彌漫性肺泡損傷DAD）患 者血清KL-6水平明顯高于非特異性間質(zhì)性肺炎（NSIP）。同時(shí)KL-6越高患者肺功能 中FEV，、VC、一氧化氮彌散和肺總量越低，肺功能損害越嚴(yán)重。在ANCA相關(guān)血管炎肺 部受累時(shí)KL-6也明顯高于未受累者，而且在糖皮質(zhì)激素治療病情好轉(zhuǎn)后會(huì)相應(yīng)下降，因此 可以用來(lái)檢測(cè)肺部病變的活動(dòng)情況。我國(guó)學(xué)者也證實(shí)了在PM和DM患者，血清KL-6的升 高與肺間質(zhì)病變呈顯著正相關(guān)，KL-6診斷PM/DM合并ILD的敏感度為90.9%，特異度 為80.6%，死亡患者的血清KL-6水平明顯高于非死亡者，并可以用來(lái)鑒別肺部感染和肺間 質(zhì)病變。表皮生長(zhǎng)因

10、子受體酪氨酸激酶抑制劑（EGFR-TKI）是用來(lái)治療進(jìn)展期非小細(xì)胞肺癌的一種 靶向藥物，其嚴(yán)重的副作用是導(dǎo)致肺間質(zhì)病變，甚至死亡o Kawase等回顧性分析了，341例 在日本接受EGFR-TKI治療的病例，20例發(fā)生了 ILD，9例因ILD死亡，結(jié)果顯示死亡病 例的血清KL-6水平呈持續(xù)升高，非死亡ILD組升高不明顯，兩組間KL-6升高比率有統(tǒng)計(jì) 學(xué)差異（P=0.006），在急性間質(zhì)性肺炎AIP）型的肺損傷其KL-6升高比率也明顯高于其 他類型（P=0.005）。因此，檢測(cè)血清中KL-6水平變化可以早期發(fā)現(xiàn)藥物導(dǎo)致肺損傷并改 善預(yù)后。血清和BALF中KL-6的檢測(cè)只能說(shuō)明肺泡上皮細(xì)胞受損后K

11、L-6釋放增加，Ohtsuki等做 了相關(guān)研究檢測(cè)肺組織本身是否有這種黏蛋白樣物質(zhì)沉積。他們通過(guò)免疫電子顯微鏡 對(duì)KL-6和上皮細(xì)胞膜抗原（EMA）在正常和ILD肺組織的分布進(jìn)行了定位研究，免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示在正常肺組織KL-6與II型肺泡上皮細(xì)胞呈不連續(xù)的線樣或圓頂樣緊密結(jié)合； 而在ILD的肺組織受損部位則呈連續(xù)的線樣結(jié)合結(jié)構(gòu)，在損傷肺泡和細(xì)支氣管內(nèi)的上皮細(xì) 胞再生部位EMA抗體染色陰性，而KL-6為陽(yáng)性。作者認(rèn)為KL-6是一種細(xì)胞表面屏障， 可能有防御功能，但在ILD時(shí)KL-6過(guò)度表達(dá)，因?yàn)镵L-6是一種黏蛋白而非表面活性物質(zhì)， 因此會(huì)限制了肺泡的通氣和換氣功能，影響肺泡的復(fù)張，從而加重

12、了肺損傷，這種過(guò)度表達(dá) 可能是導(dǎo)致ILD加重的一種機(jī)制。2.MUC5AC： MUC5AC由染色體11p15.5基因簇表達(dá)，存在于氣道表面上皮細(xì)胞層，主要 由杯狀細(xì)胞合成分泌，是構(gòu)成氣道黏蛋白的主要成分，與氣道黏液高分泌疾病關(guān)系密切，有 關(guān)MUC5AC與COPD、支氣管哮喘相關(guān)的研究很多，但對(duì)ILD報(bào)道很少。DPB是兩肺彌 漫性呼吸性細(xì)支氣管慢性炎癥性疾病，多伴有黏液高分泌，臨床表現(xiàn)為反復(fù)咳嗽、咳痰、痰 量多。已有研究結(jié)果表明DPB患者M(jìn)UC5AC基因表達(dá)增加，細(xì)支氣管上皮杯狀細(xì)胞化生， 管腔內(nèi)有大量黏液栓形成，黏蛋白MUC5AC合成增加。Kaneko等比較了 DPB、IPF、結(jié) 節(jié)病和健康者B

13、ALF中MUC5AC的分泌，證實(shí)了 DPB者M(jìn)UC5AC有高分泌，并且小劑 量紅霉素治療可以抑制其產(chǎn)生，但是在IPF和結(jié)節(jié)病患者并沒(méi)有檢測(cè)到MUC5AC。但該研 究樣本數(shù)量太少，僅有3例DPB、2例IPF和2例結(jié)節(jié)病作為對(duì)照，因此仍需要大的樣本 資料來(lái)確認(rèn)ILD與MUC5AC的關(guān)系。3, MUC5B:正常情況下氣道黏液細(xì)胞分化有特定部位，MUC5B主要由黏膜下腺合成，正 常主要分布在傳導(dǎo)性支氣管，在終末細(xì)支氣管及肺泡并無(wú)黏液下腺，而在肺間質(zhì)病變特別 是IPF時(shí)，由于肺泡上皮細(xì)胞被破壞或直接活化而導(dǎo)致正常肺組織被纖維疤痕或囊腔替代， 形成蜂窩樣改變，同時(shí)伴有末端細(xì)支氣管病變。Plantier等2

14、2對(duì)于IPF時(shí)細(xì)支氣管末端氣 腔特征進(jìn)行了從形態(tài)學(xué)到轉(zhuǎn)錄因子及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)相關(guān)性的一系列研究。研究納入 了 20例IPF，13例COPD，5例原發(fā)性肺動(dòng)脈高壓和6例正常肺組織，結(jié)果在53.5%的IPF蜂窩樣改變周圍的末端細(xì)支氣管有單層短柱狀的黏液上皮細(xì)胞，而所有對(duì) 照組均不存在。相關(guān)述評(píng)認(rèn)為這些在IPF細(xì)支氣管末端蜂窩組織內(nèi)的黏液細(xì)胞是一個(gè)驚人 的發(fā)現(xiàn)，同時(shí)該黏液細(xì)胞高表達(dá)MUC5B，而MUC5AC和MUC2很少。該細(xì)胞同時(shí)表達(dá)正 常表達(dá)在傳導(dǎo)性呼吸道的轉(zhuǎn)錄因子SOX2。但與黏液細(xì)胞化生相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子SPDEF表達(dá) 很少，這提示IPF時(shí)黏液細(xì)胞轉(zhuǎn)化有著不同于COPD和支氣管哮喘黏液細(xì)胞化生的途

15、徑， 蜂窩組織內(nèi)的黏液細(xì)胞是MUC5B表達(dá)的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。遺傳學(xué)研究也進(jìn)一步證實(shí)了 MUC5B與ILD的相關(guān)性。Seibold等的研究共納入83例家族 性ILD，492例散發(fā)的IPF，322名正常對(duì)照，通過(guò)對(duì)11號(hào)染色體P端全基因序列掃描發(fā) 現(xiàn)19個(gè)SNPs與家族性ILD和IPF相關(guān)，其中6個(gè)在MUC2，1個(gè)位于MUC2-MUC5AC間區(qū)，4個(gè)位于MUC5AC，3個(gè)在MUC5AC-MUC5B間區(qū)，5個(gè)位 于MUC5B啟動(dòng)子部位。最終1個(gè)位于MUC5B啟動(dòng)子的SNP(rs35705950)被證實(shí)與家 族性肺間質(zhì)病和IPF相關(guān)性最強(qiáng)，存在于34%的家族性肺間質(zhì)病和38%的IPF，僅 有9%的止常對(duì)照

16、。MUC5B表達(dá)失控參與了肺纖維化的形成。在肺組織中rs35705950明 顯導(dǎo)致IPF患者高表達(dá)MUC5B，免疫組化染色顯示在IPF時(shí)，MUC5B在微小蜂窩組織部 位積聚，同時(shí)蜂窩囊壁化生的上皮細(xì)胞內(nèi)也有補(bǔ)丁樣染色，同時(shí)在蜂窩囊腔中有黏液栓沉積。 而正常對(duì)照絹MUC5B僅在支氣管和大的細(xì)支氣管壁的分泌型柱狀細(xì)胞內(nèi)存在。由此可見(jiàn)，在ILD時(shí)存在MUC5B的高表達(dá)，過(guò)多的MUC5B潴留在肺泡和蜂窩組織內(nèi)會(huì) 損害宿主的防御功能，從而導(dǎo)致因吸人物質(zhì)沉積，肺清除能力下降而引起的肺損傷，另外， 過(guò)多的MUC5B在呼吸性紹支氣管末端沉積會(huì)影響損傷肺泡的修復(fù)，最終發(fā)展為肺纖維化。三、展望雖然有關(guān)ILD和黏蛋白相關(guān)性的研究尚不如COPD、支氣管哮喘成熟，但較多的證據(jù)顯 示KL-6的分泌增多與多種ILD相關(guān)，特別在肺損傷時(shí)，并且