逯佳綜述 崔曉光審校

綜 述

晚期糖基化終產(chǎn)物受體在肺部疾病中的表達(dá)及作用

逯佳綜述 崔曉光審校

晚期糖基化終產(chǎn)物受體；COPD；支氣管哮喘；肺缺血再灌注損傷

晚期糖基化終產(chǎn)物受體(RAGE)是一種細(xì)胞跨膜型蛋白受體，可以與多種配體相互作用形成配體—RAGE軸，激活細(xì)胞內(nèi)多條信號(hào)通路，從而通過(guò)增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)、改變細(xì)胞功能等引起疾病的發(fā)生。早期發(fā)現(xiàn)于代謝性疾病如糖尿病中，可以與糖代謝終極產(chǎn)物(AGEs)相結(jié)合影響疾病的發(fā)生發(fā)展。RAGE與糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化等血管性疾病、中樞及外周神經(jīng)性疾病、免疫性疾病等證實(shí)有著緊密關(guān)系，并且是體內(nèi)重要信號(hào)通路的樞紐。近期對(duì)RAGE的研究已經(jīng)從全身性疾病過(guò)度到臟器疾病的研究中，本文就RAGE與肺部疾病的關(guān)系展開論述。

1 RAGE概述

1.1 RAGE的結(jié)構(gòu) RAGE由404個(gè)氨基酸組成，分為胞外段、疏水跨膜段和胞內(nèi)段3部分[1]。胞外段由一個(gè)V區(qū)和2個(gè)C區(qū)等3個(gè)Ig樣片段構(gòu)成[2]。RAGE有3種主要的可變剪接物形式：截去C端型(esRAGE型)、截去V端型(cRAGE)和全長(zhǎng)型(fl-RAGE)[3]。2種主要存在形式：可溶型(sRAGE)和膜結(jié)合型(membrane-boundRAGE，通常用RAGE表示)。其中esRAGE屬于sRAGE，cRAGE、fl-RAGE屬于膜結(jié)合型 RAGE。通常認(rèn)為，sRAGE可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性與配體結(jié)合，抑制配體與RAGE的結(jié)合，阻斷了胞內(nèi)RAGE通路, 起到對(duì)機(jī)體的保護(hù)作用。

1.2 RAGE配體及RAGE信號(hào)傳導(dǎo)通路 與RAGE結(jié)合的配體除最早發(fā)現(xiàn)的AGE,還包括HMGB-1、SAA、兩性蛋白、膠原I和IV、淀粉樣β肽、S-100，甚至還可以和細(xì)菌、朊病毒及淋巴細(xì)胞表面的分子相互作用[4]。常見的配體—RAGE軸包括：(1)配體—RAGE 激活下游的NF-кB，引起以IL-6、TNF-α為主的炎性介質(zhì)的形成[5]。當(dāng)炎性反應(yīng)影響酶類和線粒體的功能時(shí)，可導(dǎo)致代謝性疾病的發(fā)生[6]。(2)配體—RAGE激活下游的PKC、NADPH氧化酶、MAPK(ERK1/2及P38)等導(dǎo)致疾病發(fā)生[7]。(3)也可激活下游的VCAM-1、COX-2/mPGEs-1和JNK通路引起炎性反應(yīng)，如糖尿病中動(dòng)脈上皮的纖維化[8]、糖尿病相關(guān)的神經(jīng)性疼痛[9]。

1.3 RAGE與肺部生理 正常人體內(nèi)RAGE可低水平表達(dá)于多種細(xì)胞的表面，包括單核巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、腎系膜細(xì)胞等[10]。而肺內(nèi)細(xì)胞RAGE的表達(dá)顯著高于其他細(xì)胞，這可能與肺部功能有關(guān)，如肺泡內(nèi)氣體交換、細(xì)胞與外基質(zhì)黏附、促進(jìn)肺泡上皮細(xì)胞由II型向I型轉(zhuǎn)換進(jìn)行肺泡自身修復(fù)等生理過(guò)程[11]。胚胎時(shí)期，RAGE的過(guò)度表達(dá)可以通過(guò)激活DAMPS、RAS以及FASL系統(tǒng)，引起肺泡上皮細(xì)胞的凋亡，抑制了肺部的發(fā)育[12]?？梢奟AGE與肺部從胚胎時(shí)期到發(fā)育成熟直至老化階段都有著密切的聯(lián)系。

2 RAGE與慢性阻塞性肺疾病(COPD)

在吸煙人群中檢測(cè)RAGE(sRAGE和RAGE)的表達(dá)發(fā)現(xiàn)：已經(jīng)發(fā)展成為COPD的患者要比正常吸煙人群表達(dá)的sRAGE降低很多(P<0.01)。原因在于：(1)編碼RAGE的基因數(shù)量減少，血漿中sRAGE編碼下降[13]。(2)配體的大量堆積，sRAGE的配體負(fù)荷量增大，導(dǎo)致未結(jié)合的sRAGE數(shù)量下降。(3)當(dāng)COPD發(fā)展為肺氣腫，肺泡上皮細(xì)胞的大量損傷引起了肺內(nèi)sRAGE合成減少[14]。與此同時(shí)，膜結(jié)合型RAGE作為肺泡完整性的重要標(biāo)志，在COPD中也呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但膜結(jié)合型RAGE減少所產(chǎn)生的抑制炎性反應(yīng)的作用不及sRAGE減少產(chǎn)生的致炎作用明顯。也有研究得出了完全相反的結(jié)論，如RAGE在COPD中呈現(xiàn)與配體AGEs相適應(yīng)的增多現(xiàn)象[15]，其中主要影響COPD發(fā)展的配體為HMGB-1，吸煙人群發(fā)展為COPD的患者中HMGB-1的含量顯著增加[16]。所以RAGE與COPD關(guān)系的確立上還有待進(jìn)一步的研究，以便更好地為COPD的防治提供有力依據(jù)[17]。

3 RAGE與支氣管哮喘

支氣管哮喘患者中部分哮喘患者特別是重度哮喘或難治性哮喘患者尤其表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞性氣道炎性反應(yīng)，中性粒細(xì)胞與各種細(xì)胞因子、炎性介質(zhì)共同參與了哮喘的病理過(guò)程。HMGB-l作為RAGE配體之一，在哮喘發(fā)病中的濃度明顯增多，可刺激單核細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的增加和遷移，并促進(jìn)分泌更多的細(xì)胞因子和促炎性介質(zhì)[18]。同時(shí)RAGE的表達(dá)也是增多的，這種增多與HMGB-1的作用結(jié)果看似是不一致的，因?yàn)橥ǔＧ闆r下RAGE的增多可以間接引起膜結(jié)合型RAGE信號(hào)通路的削弱，HMGB-1作用下降，炎性反應(yīng)減輕，體現(xiàn)sRAGE與膜結(jié)合型RAGE之間存在著“負(fù)反饋”的關(guān)系。而在哮喘中，這種由RAGE增多引起的RAGE負(fù)反饋調(diào)節(jié)的作用消失了，HMGB-1的作用并沒有得到抑制，這一現(xiàn)象還需要進(jìn)一步的研究。因HMGB-1的量與氣流抑制程度成正相關(guān)性，可以通過(guò)測(cè)定痰中RAGE、HMGB-1的含量，判斷哮喘的嚴(yán)重程度[19，20]。此外Milutinovic等[21]在RAGE基因敲除的研究中發(fā)現(xiàn)，RAGE是哮喘氣道高反應(yīng)性的關(guān)鍵因素，與黏液分泌、氣道重塑及嗜酸性粒細(xì)胞增多有密切的關(guān)系。當(dāng)RAGE缺失時(shí)，盡管IgE增多，也不會(huì)引發(fā)哮喘；而用sRAGE干預(yù)時(shí)，哮喘的炎性反應(yīng)及高反應(yīng)性有明顯的下降。RAGE在支氣管哮喘中的研究已經(jīng)成為了新焦點(diǎn)，可以為靶向治療提供有利依據(jù)。

4 RAGE與肺缺血再灌注損傷

缺血再灌注損傷發(fā)生來(lái)自于缺氧和微血管功能障礙相關(guān)的炎性反應(yīng)。急性缺血導(dǎo)致了缺氧和ATP損耗，從而導(dǎo)致組織壞死和器官的損害。有的研究表明，在輸血灌注引起的肺損傷中主要是肺泡上皮細(xì)胞而非血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷。損傷的發(fā)生除了自身免疫的介入(如在原位肺移植中抗HLA抗體的增多)，非自身免疫的中性粒細(xì)胞的激活也參與其中。缺血再灌注后sRAGE的表達(dá)明顯增多，并且反映了肺泡上皮細(xì)胞的損傷程度[22]。RAGE mRNA及蛋白產(chǎn)物的表達(dá)下降，RAGE的配體、IL-8與NF-кB表達(dá)增多。而當(dāng)用sRAGE進(jìn)行缺血前干預(yù)后，RAGE mRNA及蛋白產(chǎn)物的表達(dá)水平比缺血再灌注后下降得更加明顯，由此可見，sRAGE對(duì)RAGE合成有抑制作用，阻礙炎性反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)展。若將RAGE阻滯或者基因敲除，可以明顯降低肺泡的滲漏情況，減少中性粒細(xì)胞歸巢以及中性粒細(xì)胞的大量激活[23]。因此，抑制RAGE-配體軸的作用，可以顯著提高肺功能，減少肺損傷。有研究將供體肺部已經(jīng)表達(dá)的RAGE作為預(yù)測(cè)原位移植后再灌注肺損傷(PGD)的指標(biāo)之一[24],在供體肺RAGE高表達(dá)，或者在受體肺灌注液顯示RAGE持續(xù)高表達(dá)超過(guò)14d，都預(yù)示肺損傷的發(fā)生[25]。為了減少再灌注的炎性反應(yīng)損害，現(xiàn)階段提出了各種相關(guān)的抑制炎性因子的方法[26]，希望RAGE的抑制途徑也可以應(yīng)用于臨床。

5 RAGE與肺癌

RAGE的表達(dá)與體內(nèi)腫瘤形成的各個(gè)環(huán)節(jié)都有很大的關(guān)系，HMGB-1、AGEs等配體通過(guò)與RAGE的相互作用激活GTPase、Cdc42和Rac1，從而抑制血管生成、細(xì)胞的遷移與細(xì)胞浸潤(rùn)。肺癌與配體—RAGE軸的關(guān)系包括：(1)不同肺癌類型中，同一配體的表達(dá)趨勢(shì)可以不同。例如S100-A在小細(xì)胞肺癌中表達(dá)水平升高，在非小細(xì)胞肺癌中下降。(2)同一個(gè)肺癌類型，同一種配體在不同時(shí)間段內(nèi)有不同的增減趨勢(shì)。例如S100-P作為惡性腫瘤的標(biāo)志，在非小細(xì)胞肺癌早期表達(dá)呈明顯上升趨勢(shì)，而在后期沒有上調(diào)趨勢(shì)[27]。(3)配體-RAGE可以抑制腫瘤的增殖，也可以抑制其他致瘤細(xì)胞的致癌作用，起到保護(hù)肺組織的作用[28]。(4)sRAGE可以通過(guò)抑制JNK通路抑制腫瘤形成[29]。然而近期有學(xué)者提出RAGE的配體HMGB-1可以協(xié)同CpG寡核苷酸通過(guò)結(jié)合RAGE而起致瘤作用[30]，這與之前的研究大相徑庭。

6 RAGE與其他肺部疾病

6.1 RAGE與肺結(jié)核 在肺結(jié)核中，RAGE 起到了良好的保護(hù)作用，在RAGE基因敲除的實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)，可發(fā)現(xiàn)結(jié)核分歧桿菌在體內(nèi)3～6周后的致炎作用有短暫的增強(qiáng)[31]，炎性因子如TNF-α、IL-6、IL-1β表達(dá)水平相應(yīng)增加。

6.2 RAGE與高氧性肺損傷 高氧性肺損傷是通過(guò)RAGE—NF-кB軸完成的[32]。高氧可以抑制肺泡發(fā)育導(dǎo)致I型上皮細(xì)胞數(shù)量下降，從而抑制了sRAGE的表達(dá)，而支氣管的病理?yè)p傷程度可能與sRAGE的缺失有關(guān)。

6.3 RAGE與機(jī)械性肺部損傷 機(jī)械性肺部損傷是通過(guò)改變了肺泡牽張力，通過(guò)MKK6以及MAPK P38的通路誘導(dǎo)RAGE在肺泡的表達(dá)，引起炎性反應(yīng)[33]。

7 展 望

RAGE對(duì)肺部?jī)?nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)以及各種疾病的發(fā)生都有很大的影響，因此對(duì)RAGE不斷深入研究可以為臨床提供輔助甚至是治療的作用?？梢酝ㄟ^(guò)改變RAGE的表達(dá)來(lái)防止或者減緩疾病的發(fā)生，例如可以通過(guò)抑制配體—RAGE軸來(lái)防止MMP-8在內(nèi)毒素血癥的減少；七氟醚可以通過(guò)阻斷RAGE有效減少肺部缺血再灌注的損傷[34]。相信不久的將來(lái)，我們對(duì)RAGE保護(hù)機(jī)制的了解，以及通過(guò)調(diào)節(jié)RAGE來(lái)治療肺部疾病會(huì)有更大的突破。

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150000 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院麻醉科/黑龍江省麻醉與危重病學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/黑龍江省普通高等學(xué)校麻醉基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

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2013-06-21)