可溶性人基質裂解素2和中性肽鏈內切酶與呼吸系統疾病的研究進展

賈丹 倪琦超 尤青海

可溶性人基質裂解素2(soluble suppression of tumorigenicity-2, sST2)及中性肽鏈內切酶(neprilysin, NEP)作為新的生物標記物，近年備受關注。研究認為sST2、NEP在心力衰竭中的應用價值與前體腦鈉肽 (N-terminal prohormone B-type natriuretic peptide, NT-ProBNP)相當。2013年ACCF/AHA指南提出sST2是提示心力衰竭心肌纖維化和心室重構的指標之一；另外，兩種蛋白還參與神經系統、造血系統和心血管系統的代謝活動。近期研究發現其對呼吸系統常見疾病的診斷、鑒別診斷也有重要指導價值，因此，現就sST2和NEP與呼吸系統相關疾病的研究進展做一綜述。

一、sST2和NEP的生物學特性

sST2及NEP分別于1989年和1974年被發現并命名。ST2又稱為IL-1R4和T1，是白介素1 (interleukin-1, IL-1)受體家族成員，有四種亞型：ST2L、ST2V、ST2LV和sST2。sST2為相對分子量60×103的可溶性蛋白，分子結構中無ST2L的免疫球蛋白結構域及跨膜部分，但C末端有9個氨基酸組成的特殊序列[1]。sST2分布廣泛，在腎臟、心臟、淋巴組織及肺臟均有表達。IL-33的有效配體是ST2L，目前研究表明sST2是IL-33的誘騙受體，同樣與IL-33結合后發揮生物學效應，主要調節細胞因子表達，從而抑制炎癥反應和調節免疫，與炎癥、風濕、心衰、自身免疫性疾病及腫瘤等許多疾病的嚴重程度和預后聯系密切[2]。

NEP屬于 M13 鋅金屬蛋白酶家族Ⅱ型整合細胞膜糖蛋白，在小腸微絨毛，淋巴球，腎組織和肺等表達[3]。NEP主要位于內皮細胞膜表面, 降解多種血管活性肽、速激肽、利鈉肽及趨化因子，調節哺乳動物神經系統、心血管系統、炎癥及免疫系統的生物代謝[4]。NEP相對分子量為79×103，由750個氨基酸組成，包含一個信號肽和兩個親水結構域。NEP催化降解利鈉肽和其他血管活性多肽，其表達受抑可提高利鈉肽、緩激肽和P物質(neuropeptide substance P, SP)的生物活性，起到利尿、舒張血管和抗纖維化作用[5]，為高血壓和心力衰竭的藥物治療帶來了新的希望。

二、sST2、NEP與哮喘

氣道神經源性炎癥是呼吸道過敏及哮喘的重要發生機制，表現為IL-33結合受體ST2，觸發Th2細胞分化[6]。在哮喘鼠模型中，sST2通過抑制Th2細胞產生促炎性因子(IL-4、IL-5、IL-9、IL-13)改善過敏性哮喘的氣道炎癥反應和氣道高反應性[7]。此外，研究顯示sST2可作為化學引誘劑和免疫調制劑，激活先天的細胞免疫和適應性免疫系統[8]。哮喘是由不同的變應原刺激誘發的一種主要由Th2細胞介導的氣道炎癥，IL-33/ST2通路一直被認為是調解哮喘和過敏的重要發病機制：①呼吸道上皮細胞是IL-33的主要來源提示IL-33可能參與呼吸系統的免疫反應，主要應對感染(細菌、病毒)或環境中的其他危險因素；②IL-33在呼吸道感染、過敏、哮喘的炎癥調節中非常相似，已成為治療疾病的焦點[6,8]。

NEP是呼吸道內降解速激肽的主要酶，NEP活性降低引起的炎癥反應過程可導致哮喘。感覺神經通過各種刺激包括過敏原、氧自由基及全身介質釋放神經肽P物質和神經激肽A(neural excitation peptidase A, NKA)調節氣道的炎癥反應[8]。炎癥狀態下，嗜酸性粒細胞、巨噬細胞、淋巴細胞、樹突狀細胞可產生SP和NKA，NEP抑制NKA受體和速激肽結合，降低速激肽的生物學效應[9]。因此，速激肽在氣道中的調節作用可能是哮喘發作的重要機制，而哮喘治療集中在消除氣道的炎癥和降低氣道高反應性，速激肽受體拮抗劑是哮喘治療中一類潛在的新平喘藥，調節NEP的活性對于治療過敏性哮喘有重大意義。

三、 sST2和NEP與慢性阻塞性肺疾病

慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary, COPD)特征性改變是氣道、肺實質及肺血管的慢性炎癥，吸煙和吸入其他刺激物能誘發周圍氣道和肺實質內的炎性反應，損害支氣管上皮細胞和誘發炎癥細胞如中性粒細胞、巨噬細胞、B細胞、CD8+T細胞在氣道趨化聚集，這些炎癥細胞通過釋放炎癥因子和趨化因子，如IL-6、IL-8等使病情惡化[10-11]。體外和體內模型表明IL-33與ST2受體結合通過激活Th2細胞、自然殺傷細胞、粒細胞，可能參與了COPD的發病機制。一項納入307例COPD患者的多中心研究發現血清IL-33水平在患者穩定期呈低水平表達，隨著COPD患者風險程度的遞增，血清IL-33水平明顯升高，且其水平與血清sST2的臨床相關性對COPD的危險分層有很好的診斷價值[12]。因此，IL-33能促進氣道炎癥，通過ST2/IL-1RAcP信號通路啟動慢性氣道炎癥，在COPD病程中扮演關鍵角色。

NEP在長期吸煙和慢性缺氧的COPD患者肺組織中表達水平明顯降低，是肺血管重構的主要機制[13]。Wick等[14]研究也發現COPD患者肺泡壁和遠端血管的NEP活性較健康對照組下降約76%，肺血管平滑肌細胞在缺氧情況下NEP蛋白降解似乎更為顯著。臨床研究表明NEP水平與肺動脈高壓程度呈負相關，但其具體機制尚未明確，推測NEP表達下降可升高活性介質——內皮素-1和蛙皮素水平。NEP的抗炎作用主要通過促炎肽底物、P物質、緩激肽等炎性介質降解減少COPD患者中肺血管重建，其可能與NEP基因表達下降，神經內分泌細胞分泌其他神經肽和肺血管收縮劑5-羥色胺增多有關[15]。吸煙損傷血管內皮，導致肺血管重塑，啟動肺動脈高壓產生，可能與NEP表達下降或活性降低有著密切聯系[16]。因此，維持或增加NEP水平可防止肺血管重建，進而預防COPD的發生。

四、sST2和NEP與急性肺損傷

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的死亡率高達50%，臨床上常見于嚴重敗血癥、膿毒癥、重癥肺炎、嚴重酸堿失衡、大面積創傷或手術等，其特征性病理改變為肺泡透明膜形成誘發肺水腫、蛋白質滲出、氣體交換障礙。體外和體內實驗證明sST2-Fc蛋白質能夠減少感染性休克中促炎細胞因子的產生，主要通過NF-κB的激活與雜氮雙環磷酸酯激酶的增殖調節Th2細胞免疫，進而發揮生物活性[17]。在基因重組急性肺損傷動物模型中，高劑量sST2-Fc融合蛋白表達能夠顯著抑制肺血管滲漏、炎癥細胞(白細胞、中粒)浸潤及肺泡出血，從而發揮保護作用[18]。研究發現無論是臨床實驗還是動物模型急性肺損傷時血清、肺組織NEP水平均較對照組明顯下降，而肺泡灌洗液中NEP水平則較對照組明顯升高[19]。另有研究表明在膿毒性休克患者血清中NEP水平較正常對照組明顯降低，推測與Ⅱ型上皮細胞受損減少NEP產生，速激肽降解途徑失活以及急性肺損傷相關的“炎癥瀑布”抑制了NEP的表達及活性有關[20]。

五、sST2和NEP與肺癌

研究證實IL-33/ST2軸參與了腫瘤細胞的浸潤、分化、轉移，在非小細胞肺癌組織中，IL-33及ST2蛋白的表達較周邊組織明顯升高[21]；利用轉染技術上調ST2 mRNA有利于腫瘤細胞的生長與侵襲，同樣，下調ST2 mRNA可降低腫瘤細胞的生長與侵襲，這一結果在動物實驗中亦得到證實[22]。Akimoto等[23]觀察了262例非小細胞肺癌患者，發現血清IL-33水平在非小細胞肺癌組明顯高于健康對照組和肺部良性病變組，IL-33水平與非小細胞肺癌的預后明顯相關，非小細胞肺癌中位生存期在IL-33水平大于68 pg/ml時為7.6個月，明顯低于IL-33水平小于68 pg/ml時的35個月。因此，ST2水平可以反映肺癌的病理生理學特征。

研究發現NEP表達水平與肺癌病理學類型、組織分化程度、臨床肺癌分期、淋巴結有無轉移、遠期預后均有關，即鱗狀細胞肺癌、臨床期晚、分化程度越低及有淋巴結轉移者，NEP 表達陽性率越低，遠期預后越差[24-25]。因此，NEP對肺癌的臨床診斷、危險分層和預后評價具有一定的臨床價值。

綜上所述，sST2與NEP作為生物標記物，隨著研究的深入，其臨床應用將更加廣泛。近年來，關于IL-33/ST2L信號通路可以激活各種復雜的免疫細胞及炎癥因子，或IL-33與sST2競爭性結合，已成為心血管疾病、肺部疾病診斷、治療和預防的新興靶點，但仍需要更大樣本量、前瞻性的隨機對照試驗探討sST2對呼吸系統疾病的臨床價值。NEP在中樞神經系統以及外周各種組織中具有廣泛的特異性，通過降解多種神經肽, 參與生命調節的各種代謝反應, 維持生命系統的正常運轉。NEP活性的異常直接影響生物活性肽的降解，從而造成各系統代謝功能紊亂。因此，調控NEP表達在病理生理的不同水平對人體的作用正在逐漸被認可，同時也不失為一種具有預防和治療疾病的策略。