楊 龑(綜述),潘家華(審校)
(1.安徽醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院兒科,合肥230001;2.廬江縣人民醫(yī)院兒科,安徽廬江231500)
支氣管哮喘已是目前全球最常見的慢性疾病之一,而且近20年來(lái)全球范圍內(nèi)哮喘發(fā)病率和嚴(yán)重程度逐年提高,尤其是兒童[1]。但其原因尚不清楚,衛(wèi)生假說(shuō)認(rèn)為與生命早期微生物感染暴露減少[2]和環(huán)境中作為危險(xiǎn)因素的污染物的增多有關(guān)。近年來(lái),隨著成人吸煙率的上升,環(huán)境煙草煙霧(environmental tabacco smoke,ETS)作為室內(nèi)空氣污染的主要來(lái)源,被認(rèn)為是哮喘發(fā)病中一個(gè)重要環(huán)境因素。由于空氣的稀釋作用,ETS中多數(shù)成分的濃度低于主流煙霧,但是由于側(cè)流煙霧在較低的溫度條件下產(chǎn)生,一些致癌物和毒性物質(zhì)生成的側(cè)流煙霧要比主流煙霧高,所以,一定程度上被動(dòng)吸煙者所受到的煙草危害比主動(dòng)吸煙者更加嚴(yán)重。相對(duì)于成人,兒童暴露于ETS中的危害更大。由于兒童正處于發(fā)育期,器官組織發(fā)育不完善,神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)還不穩(wěn)定,在抵抗能力和代謝能力上都不如成人,另外在相同的外暴露條件下,兒童單位體質(zhì)量的換氣率相對(duì)較高,會(huì)吸入較多的ETS[3];兒童對(duì)環(huán)境煙草煙霧的危害沒有清醒的認(rèn)識(shí),很少會(huì)主動(dòng)采取回避預(yù)防措施[4]。ETS不但可以增加哮喘的患病率,而且可導(dǎo)致哮喘患者肺功能下降,增加哮喘嚴(yán)重程度,降低哮喘患者對(duì)治療的反應(yīng)?,F(xiàn)就ETS對(duì)于兒童哮喘的發(fā)生、發(fā)展、治療的影響及可能機(jī)制進(jìn)行闡述。
1.1 不同時(shí)期的影響 不同時(shí)期的ETS暴露對(duì)兒童哮喘發(fā)生的影響不同。母孕期及出生后的ETS暴露可增加發(fā)展為哮喘的危險(xiǎn)[5]。大部分學(xué)者認(rèn)為,妊娠期ETS暴露對(duì)兒童哮喘的影響更大,妊娠期吸煙的母親,其子女在出生后更容易罹患呼吸系統(tǒng)疾病。一項(xiàng)大樣本薈萃分析研究[6]的調(diào)查對(duì)象包括12個(gè)國(guó)家5萬(wàn)多兒童,涵蓋了妊娠期、出生后2年以及調(diào)查當(dāng)時(shí)3個(gè)時(shí)期的ETS暴露情況,結(jié)果提示妊娠期ETS暴露作為一個(gè)獨(dú)立危險(xiǎn)因素,嚴(yán)重影響胎兒出生后呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率。另有一項(xiàng)研究[7]發(fā)現(xiàn):妊娠期ETS暴露與兒童哮喘的發(fā)病明顯相關(guān),且與妊娠期母親吸煙量呈正相關(guān)(<10支/d,OR 為1.25;>10支/d,OR 為1.36)。
1.2 不同吸煙者的影響 家庭中不同吸煙者對(duì)于兒童哮喘發(fā)生的影響強(qiáng)度不同。大量臨床研究證實(shí),相對(duì)于其他家庭成員的吸煙行為,母親的吸煙行為要比家庭其他成員吸煙對(duì)孩子造成的影響更大[8],與兒童哮喘的發(fā)生、發(fā)展具有更大的相關(guān)性,提示母親妊娠期的吸煙行為與出生后ETS暴露相比,對(duì)兒童哮喘的發(fā)生、發(fā)展的影響更為重要。另一項(xiàng)研究結(jié)果證實(shí),隨著家庭中吸煙者的增多,兒童發(fā)生喘息的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。當(dāng)家庭成員中有一人吸煙時(shí),兒童發(fā)生喘息風(fēng)險(xiǎn)的OR為1.2(95%可信區(qū)間1.0~1.4),而當(dāng)家庭成員中有兩個(gè)人吸煙時(shí),喘息風(fēng)險(xiǎn)的OR則上升為1.4(95%可信區(qū)間1.2~1.4)[9]。
在ETS的研究中,有多項(xiàng)研究結(jié)果證明ETS可以增加兒童哮喘患病率[10]。對(duì)85項(xiàng)研究的薈萃分析結(jié)果顯示,ETS可使兒童哮喘患病率增加21%~37%。不僅如此,對(duì)已經(jīng)診斷為哮喘的兒童,ETS暴露還會(huì)對(duì)哮喘的控制產(chǎn)生不良影響,可加重哮喘病情,引起哮喘急性加重、降低哮喘控制水平,增加急性發(fā)作及急診就診次數(shù)、住院率和誤課時(shí)間,加重哮喘患者的負(fù)擔(dān)。甚至頭發(fā)中的尼古丁水平也與哮喘患者住院的危險(xiǎn)性明顯正相關(guān)[11]。因此,對(duì)于兒童,減少ETS暴露可以降低哮喘患病的風(fēng)險(xiǎn),而哮喘患兒更應(yīng)該避免煙草暴露,有利于控制哮喘。
ETS可改變多種藥物的藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)特性,可誘導(dǎo)一些藥物代謝酶的產(chǎn)生,還可改變藥物的清除率,因此需調(diào)整藥物的劑量,從而使哮喘的治療受到嚴(yán)重影響。近期研究表明,ETS暴露可以降低哮喘患者對(duì)吸入和口服糖皮質(zhì)激素(glucocorticoid,GC)的治療效果,因此哮喘患者不易控制病情[12]。2009年全球哮喘防治創(chuàng)議(global initiative for asthma,GINA)也指出,ETS不僅使肺功能降低,同時(shí)降低患者對(duì)GC的敏感性,并增加難治性哮喘的發(fā)生概率。值得注意的是,ETS對(duì)哮喘治療產(chǎn)生的影響可能是可逆的,減少哮喘患兒的ETS暴露能夠大大提高哮喘的治療效果。有研究表明減少哮喘患兒ETS暴露,能夠使急診就診的次數(shù)、住院次數(shù)、缺課天數(shù)、急救藥物使用次數(shù)均隨之下降,兒童哮喘較能得到更好的控制[13]。對(duì)慢性哮喘患者的研究發(fā)現(xiàn),戒煙后可以部分恢復(fù)哮喘患者對(duì)GC治療的敏感性。
此外,ETS可誘導(dǎo)細(xì)胞色素P450家族中酶的表達(dá),使茶堿清除增加58%~100%,致茶堿半衰期較不吸煙者降低50%,ETS暴露的哮喘兒童體內(nèi)茶堿清除率增加51%。ETS對(duì)于其他抗哮喘藥物,如白三烯調(diào)節(jié)劑和β受體激動(dòng)劑等的影響研究尚少。
3.1 ETS與哮喘發(fā)生的可能機(jī)制 研究認(rèn)為[14]哮喘是一種免疫缺陷導(dǎo)致的變態(tài)反應(yīng)性疾病,本質(zhì)特征是多種細(xì)胞參與的呼吸道慢性炎癥,隨病程延長(zhǎng)可產(chǎn)生呼吸道不可逆性縮窄和呼吸道重構(gòu),ETS使哮喘本來(lái)就復(fù)雜病理生理過(guò)程更加復(fù)雜。
3.1.1 ETS與免疫異常 多因素作用引起輔助性T細(xì)胞1(Th1)/輔助性T細(xì)胞2(Th2)亞群比例失衡貫穿于哮喘的各個(gè)階段。樹突狀細(xì)胞被認(rèn)為是目前發(fā)現(xiàn)的功能最強(qiáng)的專職性抗原呈遞細(xì)胞,它不僅能促進(jìn)初始T細(xì)胞的分化,而且可以活化CD4+T細(xì)胞及細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞,在Th1/Th2偏移中起關(guān)鍵作用。近幾年的研究表明[15]:樹突狀細(xì)胞在變應(yīng)性哮喘炎癥鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中是一個(gè)處于更上游的始動(dòng)因子,與哮喘病理中多種炎性細(xì)胞,如輔助性T細(xì)胞、上皮細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞等關(guān)系密切。ETS不僅影響樹突狀細(xì)胞的數(shù)量,而且對(duì)樹突狀細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子也有作用。有研究發(fā)現(xiàn),香煙水溶物可以抑制IL-12的產(chǎn)生而促進(jìn)IL-10的釋放[16]。另外,ETS可能通過(guò)增加GATA-3蛋白和mRNA表達(dá),同時(shí)抑制T-bet蛋白和mRNA表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)Th1/Th2偏移,在哮喘呼吸道炎癥及呼吸道重塑的形成中扮演著重要角色,此為ETS加重哮喘的免疫學(xué)機(jī)制之一。
3.1.2 ETS與細(xì)胞凋亡 脂質(zhì)過(guò)氧化作用主要是指在多不飽和脂肪酸(PUFA)中發(fā)生的一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng),被認(rèn)為是許多損傷的起點(diǎn)過(guò)程。在正常生理狀態(tài)下,機(jī)體內(nèi)存在抗氧化酶系統(tǒng)可清除有害自由基,從而起到保護(hù)細(xì)胞膜及重要蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能完整的作用。ETS中含有大量活性自由基,它們是高度不穩(wěn)定的物質(zhì),可使細(xì)胞膜產(chǎn)生脂質(zhì)過(guò)氧化作用,從而減弱細(xì)胞膜的功能,使細(xì)胞膜受體及膜表面的酶滅活,并增加組織通透性,而現(xiàn)在已知大量的膜受體及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路均受細(xì)胞膜氧化狀態(tài)的影響?;钚匝踹€可以使細(xì)胞DNA發(fā)生斷裂,通過(guò)共價(jià)結(jié)合蛋白來(lái)改變其活性或功能,并參與呼吸道重構(gòu)。ETS中的多環(huán)芳烴,經(jīng)細(xì)胞色素P450活化成親電子化合物,也可攻擊DNA,形成共價(jià)的DNA復(fù)合物,引起DNA堿基錯(cuò)配。DNA單鏈或雙鏈斷裂,導(dǎo)致DNA損傷。損傷的DNA可以上調(diào)損傷細(xì)胞內(nèi)p53蛋白含量,引發(fā)細(xì)胞生長(zhǎng)停滯和細(xì)胞凋亡。
3.1.3 ETS與神經(jīng)機(jī)制 研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)機(jī)制在哮喘的發(fā)病中亦起著至關(guān)重要的作用。其中非腎上腺素能非膽堿能神經(jīng)釋放的某些神經(jīng)肽可以引起神經(jīng)源性炎性反應(yīng),起到放大免疫性炎癥的作用,而參與哮喘的發(fā)病。由支氣管肺C纖維興奮導(dǎo)致其含有的神經(jīng)肽的釋放引起的神經(jīng)源性炎癥,可能在咳嗽敏感性改變以及咳嗽發(fā)病中起重要作用[17]。降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide,CGRP)是迄今為止發(fā)現(xiàn)的具有最強(qiáng)的舒張血管活性的神經(jīng)肽,其廣泛存在于呼吸道神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞和無(wú)髓感覺神經(jīng)纖維末梢中,具有廣泛的生物學(xué)效應(yīng),有保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[18]、抑制平滑肌細(xì)胞增殖等作用。研究發(fā)現(xiàn),慢性ETS暴露可使豚鼠支氣管組織中CGRP含量增加。推測(cè)可能的機(jī)制:ETS作為一種化學(xué)刺激,可以使呼吸道上皮細(xì)胞脫落,暴露上皮下的感覺神經(jīng)末梢,通過(guò)辣椒素介導(dǎo),使CGRP釋放增加;ETS還可以減少呼吸道內(nèi)上皮細(xì)胞產(chǎn)生的中性內(nèi)切酶,降低其活性,因而減少CGRP的降解,導(dǎo)致呼吸道內(nèi)CGRP的堆積。從而更加放大其所致的神經(jīng)源性炎癥作用。
3.1.4 ETS與基因易感性 哮喘的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前認(rèn)為哮喘是一種由環(huán)境因素和遺傳因素相互作用而形成的多基因遺傳病,其中遺傳度占48%~79%[19]。一些研究證實(shí)了基因型、ETS與哮喘之間的相關(guān)性,尤其是已知哮喘易患基因暴露于環(huán)境因素時(shí)對(duì)哮喘表型的影響[20]。谷胱甘肽 S轉(zhuǎn)移酶(glutathione S transferase,GST)的一些基因亞型參與煙草煙霧的去毒作用過(guò)程。這些特定的基因亞型能夠增加ETS暴露兒童發(fā)生哮喘的風(fēng)險(xiǎn)性,同時(shí)可導(dǎo)致更加嚴(yán)重的哮喘癥狀[21]。有研究顯示,GSTM1基因型及母親孕期吸煙對(duì)兒童哮喘的發(fā)生有影響。在缺失GSTM1基因亞型的兒童中,母源性的宮內(nèi)煙草暴露會(huì)使早發(fā)型哮喘發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)增加,且會(huì)使其因哮喘發(fā)作到急診就診的次數(shù)增多。另一項(xiàng)研究證實(shí)存在GSTP1基因,特別是存在GSTP1Val105等位基因的兒童,更易出現(xiàn)哮喘及喘息癥狀。如存在GSTP1基因同時(shí)暴露于ETS中,則會(huì)使ETS對(duì)于哮喘發(fā)生及發(fā)展的不良影響更為劇烈[21]。β2腎上腺素受體(β2-adenergic receptor,β2AR-16)基因是目前受到廣泛關(guān)注的哮喘候選基因,其基因編碼區(qū)的常見非同義單核苷酸多態(tài)性,即46位上的A突變?yōu)镚,導(dǎo)致16位上精氨酸(argnine,Arg)突變?yōu)楦拾彼?glycine,Gly)[22],而β2AR-16的基因多態(tài)性可能影響哮喘的臨床表現(xiàn)型和激動(dòng)劑引發(fā)的支氣管舒張反應(yīng)性??赡苡捎隗w內(nèi)兒茶酚胺的長(zhǎng)期作用,攜有Gly-16基因型的β2AR下調(diào),支氣管平滑肌細(xì)受體數(shù)量下降,加之外源性刺激物(如ETS)使受體數(shù)目進(jìn)一步下降,功能受損。但是受體數(shù)量的下調(diào),功能的下降將降低吸煙損害的空間。ETS與β2AR-16位點(diǎn)多態(tài)性的交互作用可對(duì)哮喘產(chǎn)生不利影響,可明顯增加Arg/Arg基因型易感人群發(fā)生哮喘的危險(xiǎn)性,對(duì)β2AR-16位點(diǎn)多態(tài)性造成的FEV1%下降具有協(xié)同損傷作用。血清類黏蛋白1樣蛋白3基因是目前與哮喘關(guān)聯(lián)證據(jù)最充分的基因。Bouzigon等[23]發(fā)現(xiàn)17q21座位的幾個(gè)單核苷酸多態(tài)性標(biāo)志物能夠增加早發(fā)型哮喘(發(fā)病年齡<4歲)的發(fā)病危險(xiǎn),并且當(dāng)有ETS暴露時(shí),這種危險(xiǎn)會(huì)進(jìn)一步增加。
3.2 ETS與GC治療的可能機(jī)制 GC是治療哮喘最有效的藥物,主要作用機(jī)制可能是:GC與細(xì)胞質(zhì)中的糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoids receptor,GR)結(jié)合后,GR與熱休克蛋白90(HSP90)解離并被快速乙?;?,轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi),但只有去乙?;癄顟B(tài)的GR才能與p65-NF-κB復(fù)合體中的p65蛋白相結(jié)合。乙?;腉R通過(guò)募集組蛋白去乙?;?導(dǎo)致GR去乙酰化,去乙?;蟮腉R-GC復(fù)合體與p65-NF-κB復(fù)合體相互作用,逆轉(zhuǎn)當(dāng)前位點(diǎn)組蛋白乙?;癄顟B(tài),抑制NF-κB轉(zhuǎn)錄活性而表現(xiàn)出抑制相關(guān)炎癥基因表達(dá)的作用[24]。正常情況下,胞質(zhì)中的GR與HSP90形成復(fù)合體共同存在,而GC的作用可以通過(guò)HSP90來(lái)調(diào)節(jié),如果HSP90被乙?;?,可以使GR-HSP90的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生改變,導(dǎo)致GR結(jié)合力及核轉(zhuǎn)移能力下降,由此可導(dǎo)致對(duì)激素的反應(yīng)力下降至原來(lái)的1/100,HSP90的功能受組蛋白去乙?;?的調(diào)控[25]。ETS中含有大量的外源性氧化劑,可以通過(guò)激活前炎性轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白1及NF-κB激發(fā)炎性反應(yīng)[26],從而減弱GC的治療作用。
關(guān)于脫離ETS后可以部分恢復(fù)哮喘患者對(duì)激素治療的敏感性,其原因推測(cè)為ETS對(duì)哮喘患者呼吸道炎癥的影響可能具有可逆性。另外一種解釋是,接觸ETS前哮喘患者的呼吸道炎癥是以嗜酸細(xì)胞為主,脫離ETS后對(duì)激素治療的部分敏感性并不代表其對(duì)激素敏感性的恢復(fù),而是反映了部分不可逆的激素抗炎作用的丟失。
3.3 ETS與茶堿治療的可能機(jī)制 茶堿可明顯提高GC誘導(dǎo)的組蛋白去乙?;D(zhuǎn)移酶(histone decaetylase,HDAC)活性,可增加GC的抗炎效果,減少哮喘對(duì)GC治療的不敏感性,亦可通過(guò)表觀遺傳修飾其作用[27]。細(xì)胞色素P450是一種Ⅰ相代謝酶,是代謝內(nèi)、外源性化合物的重要酶系。ETS中含有的多環(huán)芳烴等可以誘導(dǎo)人體組織、細(xì)胞中的芳烴受體(aromatic hydrocarbon receptor,AHR)的表達(dá)。AHR是配體活化的轉(zhuǎn)錄因子。它可與HSP90結(jié)合成復(fù)合物。結(jié)合之后,AHR-HSP90先解離,AHR與AHR核轉(zhuǎn)位分子(AHR nuclear translocation,ARNT)結(jié)合成二聚體,AHR-ARNT復(fù)合物和反式作用控制區(qū)結(jié)合,連接到AHR響應(yīng)基因的調(diào)節(jié)區(qū),進(jìn)而可調(diào)節(jié)P450的基因表達(dá)[28],使哮喘兒童體內(nèi)茶堿清除率增加。
綜上所述,ETS對(duì)于兒童哮喘的發(fā)生、發(fā)展存在相當(dāng)大的負(fù)面影響。它使兒童哮喘的風(fēng)險(xiǎn)增加,對(duì)于已確診哮喘的患兒,可進(jìn)一步加重哮喘癥狀,且對(duì)兒童哮喘的控制產(chǎn)生不良影響。2009年版GINA中強(qiáng)調(diào):對(duì)患兒及其家長(zhǎng)進(jìn)行哮喘教育依然是醫(yī)患間交流的一個(gè)重要內(nèi)容,使患兒及其家長(zhǎng)懂得避免危險(xiǎn)因素的重要性,尤其是避免環(huán)境煙草煙霧的暴露。減少或避免兒童ETS暴露危害最好的辦法是促進(jìn)吸煙者戒煙,其他諸如教育和鼓勵(lì)吸煙者采取一些預(yù)防措施,對(duì)兒童進(jìn)行健康教育,增加兒童吸煙與健康的相關(guān)知識(shí),促使他們主動(dòng)采取預(yù)防措施,減少自身ETS暴露。總之,為兒童創(chuàng)造一個(gè)無(wú)煙的童年是家長(zhǎng)和醫(yī)務(wù)人員的共同責(zé)任。
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