来源  TMR Publishing Group

  作者  Traditional Medicine Research 编辑部  

近年来研究发现，COPD患者糖皮质激素抵抗与气道上皮细胞GR亚型及表达密切相关。当GR-α表达下调或GR-β表达上调时，激素的抗炎作用明显减弱，反之则增强；过度激活磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）信号通路，p38 MAPK信号通路，而IFN-γ/Janus激酶/信号转导子和转录激活子（STAT）信号通路也可引起糖皮质激素抵抗。这些信号通路要么磷酸化或硝酸盐组蛋白去乙酰化酶（HDAC）2，要么调节GR的表达，导致对糖皮质激素的显著不敏感。核转录因子-κB（Nuclear transcription factor-κB，NF-κB）是细胞炎症反应的开关，在COPD相关糖皮质激素抵抗中常常失控等。

图1 慢性阻塞性肺病糖皮质激素抵抗机制

  GR和COPD相关糖皮质激素抵抗

GRs的表达和活性对糖皮质激素介导的抗炎功能至关重要。当糖皮质激素与GRs结合时，热休克蛋白90被释放，促进糖皮质激素GR复合物的核移位，该复合物与GRE结合并激活相关转录因子，从而起到抗炎作用。GR有两种亚型，即GR-α和GR-β。GR-α主要集中在细胞质中。当被激活时，GR-α可以通过招募HDAC2和抑制NF-κB/组蛋白乙酰转移酶复合物的形成形成复合物，从而发挥抗炎作用等。

  信号通路与COPD相关糖皮质激素抵抗

  PI3K/AKT信号通路与COPD相关糖皮质激素抵抗

PI3K/AKT信号通路通过调节炎症介质的释放，激活炎症细胞，在气道重塑中发挥重要作用。近年来，PI3K/AKT信号通路在COPD炎症机制、糖皮质激素抵抗和抗炎治疗中的作用已被广泛研究。探索不同的信号分子如何干预PI3K/AKT信号通路来预防和控制COPD的发生和发展是一个重要的研究热点。

PI3K是一个催化3-OH磷酸肌醇磷酸化的蛋白质家族，可分为三类，其中研究最广泛的是Ⅰ型。AKT是PI3K信号通路中的一个关键信号转导分子。COPD患者存在大量的氧化应激产物。PI3K被超氧阴离子、羟基自由基和氧化应激产物激活，然后产生第二信使磷脂酰肌醇-3,4,5三磷酸。磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸与细胞内信号蛋白AKT和含有PH结构域的磷脂酰激酶依赖性激酶1结合，促使磷脂酰激酶依赖性激酶1磷酸化AKT蛋白Thr308并最终导致AKT活化。活化的AKT通过磷酸化激活下游靶蛋白，如NF-κB和半胱天冬酶，调节促炎因子的增殖、分化、凋亡和迁移。

  p38mapk信号通路与COPD相关糖皮质激素抵抗

据报道，与健康吸烟者相比，COPD患者外周血单个核细胞基础和脂多糖（LPS）诱导的CXCL8和p38mapk水平更高。LPS诱导的IL-8和IL-6的产生对地塞米松的抑制作用更具抵抗力。GW856553是一种选择性p38 MAPK抑制剂，通过阻止GR上丝氨酸211的磷酸化，逆转地塞米松对LPS诱导的慢性阻塞性肺病中CXCL8和IL-6释放的抗炎作用。这些发现表明，p38 MAPK诱导的GR磷酸化可能有助于慢性阻塞性肺病的糖皮质激素抵抗。

  IFN-γ/JAK/STAT信号通路与COPD相关糖皮质激素抵抗

一项研究表明，与健康人相比，慢性阻塞性肺病患者的IFN-γ水平升高。此外，IFN-γ可增强LPS对COPD肺泡巨噬细胞IL-6和TNF-α产生的影响，增加toll样受体2和toll样受体4的表达。所有组的细胞因子诱导和IFN-γ激活STAT1均对地塞米松不敏感。抑制JAK和STAT1可逆转所有这些IFN-γ效应。这些结果表明，IFN-γ诱导的STAT1信号参与COPD AMs的糖皮质激素抵抗，而JAK抑制剂靶向IFN-γ信号可恢复地塞米松的抗炎作用。

总之，PI3K/AKT信号通路的激活是COPD类固醇抵抗的关键。PI3K/AKT信号可降低GR的表达，而p38mapk信号可通过磷酸化Ser211处的GR而影响GR的核转位。IFN-γ信号通过激活STAT磷酸化增加类固醇抵抗。此外，PI3K信号可通过激活和增强氧化应激来抑制HDAC2水平，从而加重COPD患者的激素抵抗。

  HDAC和COPD相关糖皮质激素抵抗

HDAC是体内一种炎症基因调节酶，共同维持细胞核内组蛋白乙酰化和去乙酰化的动态平衡，在炎症基因的转录和沉默中起关键作用。组蛋白乙酰转移酶水平升高或HDAC水平降低已被证明显著上调炎症基因表达。除了与受体形成复合物并将其转移到细胞核外，糖皮质激素还需要在特定区域招募HDAC发挥作用。如果HDAC表达降低，糖皮质激素的抗炎作用就会显著降低或产生耐药性。

近年来，一些研究发现HDAC2与COPD相关的糖皮质激素抵抗密切相关。Kazuhiro揭示慢性阻塞性肺病患者肺组织中HDAC活性分级降低，IL-8信使RNA和组蛋白-4乙酰化增加，HDAC的降低与慢性阻塞性肺病的临床分期相关。慢性阻塞性肺病患者肺组织中HDACs表达的降低是选择性的，HDAC2显著降低，但其他HDACs如HDAC5和HDAC8则较少降低或正常。

  NF-κB和COPD相关的糖皮质激素抵抗

NF-κB在免疫应答、炎症和肿瘤发展中起着重要作用，因此被认为是调节免疫应答、预防和治疗肿瘤和炎症的理想靶点。已有研究表明，NF-κB可上调COPD患者气道炎症基因IL-1、IL-6、CXCL8（IL-8）和一氧化氮合酶-2的表达。NF-κB也是一个关键的转录因子，有助于增加粘蛋白的合成。因此，NF-κB是气道上皮炎性细胞因子和粘蛋白水平升高的关键调节因子。

多项研究表明，COPD患者肺巨噬细胞和外周血单核细胞PI3K和AKT磷酸化表达水平显著增强，NF-κB、IL-6、IL-8和TNF-α水平显著升高。相反，HDAC2的表达和活性显著降低。体外和体内实验结果证实，通过抑制氧化应激下的炎症反应，从而阻断或清除PI3K，HDAC2活性和糖皮质激素的疗效可以显著提高。进一步的研究表明，氧化应激是COPD相关糖皮质激素抵抗的关键机制，通过激活PI3K/AKT信号和下调HDAC2（图2）。

图2 COPD相关糖皮质激素抵抗的氧化应激机制

注：COPD，慢性阻塞性肺疾病；PI3K，磷脂酰肌醇-3-激酶；NF-κB，核转录因子-κB；HAT，组蛋白乙酰转移酶；HDAC2，组蛋白去乙酰化酶2；GRE，糖皮质激素反应元件；IL，白细胞介素；TNF，肿瘤坏死因子；AKT，蛋白激酶B；

  外显子体和COPD相关糖皮质激素抵抗

外显子体是一个40-100nm胆红素纳米膜囊泡，主要由蛋白质、RNA（miRNA、lncRNA和circRNA）、DNA和少量脂质分子组成。肺外小体来源于不同类型的细胞，其中支气管上皮细胞和AM是主要来源。体外研究表明，IL-13刺激支气管上皮细胞分泌的外泌体可促进单核细胞增殖。在COPD中，巨噬细胞的数量显著增加。

肺泡巨噬细胞源性外显体可抑制IFN-γ诱导的细胞因子信号蛋白的转运和信号传感器的转录和翻译，提示巨噬细胞源性外显体在慢性气道炎症中起重要作用。研究表明，外显体是细胞间信号传递的重要介质，通过将细胞质中的生物活性物质转运到靶细胞，介导细胞间的信息交换，在COPD的发生发展中发挥重要作用。例如，Kristopher揭示了来源于活化的多形核白细胞的外体可以分别通过整合素Mac-1和中性粒细胞弹性蛋白酶结合和降解细胞外基质，从而导致COPD的形成。

 储存在外显体中的MicroRNA和COPD相关糖皮质激素抵抗

MicroRNA是一类长度约为22个核苷酸的非编码RNA，其主要作用是通过与靶基因mRNA结合在转录后水平负调控基因表达。研究表明，miRNAs与COPD有着密切的关系。吸烟可导致COPD患者AM和支气管气道上皮细胞miRNA表达的显著变化。例如，Graff等人比较了吸烟者和非吸烟者AM中miRNA的表达，发现吸烟者AM中11个miRNA的表达增加，包括miRNA-132和miRNA-139，而43个miRNA的表达减少，包括miRNA-452和miRNA129-3P。与轻度吸烟者相比，有重度吸烟史的个体的miRNA表达水平变化更大，表明miRNA差异表达与吸烟史之间存在相关性。Heliot等人还报道，与不吸烟者相比，吸烟者支气管肺泡灌洗液中的外体miRNA-21水平升高，而let-7e和let-7g水平降低。

图3 外显体和miRNA在COPD相关糖皮质激素抵抗中的潜在机制

注：COPD，慢性阻塞性肺疾病；HAT，组蛋白乙酰转移酶；HDAC2，组蛋白去乙酰化酶2；TNF，肿瘤坏死因子；IL，白细胞介素；PI3K，磷脂酰肌醇-3-激酶；AKT，蛋白激酶B。

  COPD糖皮质激素抵抗模型的建立方法

糖皮质激素抵抗是慢性阻塞性肺病的主要原因，与疾病严重程度和肺功能呈正相关。目前，还没有建立COPD糖皮质激素抵抗模型的特殊方案。在文献报道中，COPD相关的糖皮质激素抵抗模型通常采用一种常见的COPD模型。体外建立模型最常用的方法是将小鼠连续暴露于雪茄烟中或与LPS气管滴注相结合；在体内模型中，研究人员经常将COPD患者的PBMC或气道上皮细胞暴露于雪茄烟提取物中，以制备糖皮质激素抵抗模型。例如，Marwick等人通过连续三天将小鼠暴露于雪茄烟（5×1 R3F雪茄/天）中，在体内建立了糖皮质激素抵抗模型。

  COPD患者糖皮质激素抵抗的治疗方法

研究表明，克拉霉素、红霉素、氨茶碱、磷酸二酯酶3/磷酸二酯酶4抑制剂（罗氟米司特）、噻托溴铵、羧斯坦、孕酮和泛素特异性肽酶17在体外实验中通过调节GR活性或亚型，或抑制糖皮质激素敏感性，具有恢复糖皮质激素敏感性的作用PI3K/AKT信号通路，或增加HDAC2的表达。

虽然有许多药物发现的努力，以确定新的治疗方法，以恢复慢性阻塞性肺病的实验模型，很少有临床药物试验旨在发展这方面的治疗。然而，许多药物，如氨茶碱，在慢性阻塞性肺病模型中显示出GR逆转作用。最近的一项随机临床试验表明，与单纯皮质类固醇治疗相比，在吸入皮质类固醇中添加茶碱并不能减少COPD恶化的次数和改善健康状况，改良医学研究委员会、呼吸困难评分和COPD评估试验。而且，长期使用上述药物还需要克服相关的不良反应。

中医药通过减轻气道炎症、改善临床症状和质量被认为对慢性阻塞性肺病有明确的治疗作用。糖皮质激素和中药的联合应用不仅提高了疗效，而且减少了糖皮质激素的副作用，如骨质疏松症和脂肪代谢紊乱。最近的研究表明，中药或中药提取物可以调节慢性阻塞性肺病模型中GR、p38 MAPK信号、HDAC2和NF-κB的表达，从而逆转糖皮质激素抵抗。

这篇评综述表明：中药逆转糖皮质激素抵抗主要通过调节糖皮质激素受体、p38丝裂原活化蛋白激酶信号转导、组蛋白脱乙酰酶2和核转录因子-κB在慢性阻塞性肺病模型中的表达。

未来的研究建议评价中医对慢性阻塞性肺疾病相关糖皮质激素抵抗的理解与外来体、microRNA和其他信号通路的关系。

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引用格式

Yu W, Zhou PC. Research advances concerning the mechanism of glucocorticoid resistance in relation to traditional Chinese medicine for patients with chronic obstructive pulmonary disease. Tradit Med Res. 2021;6(5):46. doi:10.12032/TMR20210224221

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